鲁棒控制系统设计

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鲁棒控制设计报告

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目录

1 绪论 (3)

1.1控制系统设计背景 (3)

1.2本文主要工作分配 (4)

2 一级倒立摆模型建立 (5)

2.1一级倒立摆的工作原理 (5)

2.2一级倒立摆的数学模型 (5)

3 H∞鲁棒控制器设计 (8)

3.1基于Riccati方程的H∞控制 (9)

3.2基于LMI的H∞控制 (10)

4 一级倒立摆系统的仿真 (13)

4.1一级倒立摆控制系统设计 (13)

4.2闭环控制系统仿真及分析 (14)

5 结论 (18)

1 绪论

1.1控制系统设计背景

一级倒立摆系统是一个典型非线性多变量不稳定系统，在研究火箭箭身的姿态稳定控制、机器人多自由度运动稳定设计、直升机飞行控制等多种领域中得到了广泛的应用，因此以倒立摆作为被控对象进行控制方法的研究具有重要的现实意义。为解决一级倒立摆系统的非线性、强耦合、多变量、自然不稳定问题，本文利用H∞鲁棒控制实现对一级倒立摆的控制。

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图1.1 一级倒立摆系统结构图

本文采用的直线一级倒立摆的基本系统如图 1.1所示，它是由沿直线导轨运动的小车以及一端固定于小车上的材质均匀的摆杆组成，它是一个不稳定的系统，当倒立摆出出现偏角θ后，如