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控制理论在智能机器人中的应用：基于双闭环PID控制器的一阶倒立摆控制系统设计

目录

控制理论在智能机器人中的应用：基于双闭环PID控制器的一阶倒立摆控制系统设计（1）

内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.4论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

控制理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.1自动控制基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.2控制系统数学模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.3反馈控制原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.4常用控制器类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.5PID控制算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

一阶倒立摆系统建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.1系统组成与结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

3.2物理模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

3.3数学方程推导．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

3.4状态空间表示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

双闭环PID控制策略设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

4.1控制方案概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

4.2外环控制器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

4.2.1位置环控制目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

4.2.2位置环PID参数整定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

4.3内环控制器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

4.3.1角度环控制目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

4.3.2角度环PID参数整定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

4.4控制器参数整定方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

系统仿真与仿真结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

5.1仿真平台搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

5.2仿真参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

5.3系统响应仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

5.3.1位置响应仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

5.3.2角度响应仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

5.4抗干扰能力仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

5.5仿真结果分析与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

6.1研究工作总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

6.2研究不足与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．