南方电网、广东电网公司面试题.doc

电
液
比
例
倒
立
摆
控
制
系
统
研
究
刘
佳




辽
宁
工
程
技
术
大
学
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关于论文使用授权的说明

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致谢
经过为期将近一年的时间,通过查阅倒立摆、电液比例控制系统的相关文献,
反复琢磨研究,终于有了这篇电液比例倒立摆控制系统研究的论文。在此过程中,
得到了很多人的帮助和鼓励。
首先感谢我的导师张建卓教授,无数次的在我遇到困难时帮助我,给我鼓励。
正是在老师的引导和帮助下,才让我对电液比例倒立摆的研究一直饱有兴趣。为了
帮助我了解电液比例控制系统的特性,带领我在电液比例和电液伺服实验台上做实
验,亲自演示阀控缸系统的位移控制效果。在设计倒立摆与液压缸连接结构时,老
师指出很多需要注意的细节,让我设计的倒立摆连接结构更加完善,可行。可以说,
之所以能够顺利完成电液比例倒立摆控制系统这篇论文,与老师平日里的教导、指
引和帮助是分不开的。
在这里还要感谢很前辈对倒立摆控制系统和电液比例控制技术的研究,正是有
了他们的前面探索,还有他们在控制领域取得的丰硕成果,我才能够顺利的设计出
合乎本文控制系统的控制器。
最后要感谢我的家人和实验室的师兄弟们,在生活和学习中,都给予了我无微
不至的关心和照顾,在仿真失败时鼓励我,给我自信,最终可以坚持完成本项研究。
还有我的母校,给了我良好的学习环境,丰富的图书资源,让我可以安心的学习、
研究。在此感谢每一个给予我真诚和帮助的人。

万方数据
摘要
倒立摆是一个典型单输入、多输出、强耦合的不稳定系统,同人类的行走很相似,对
于机器人智能控制的研究有很大的意义。火箭发射时需要保证火箭垂直向上发射,这种位
姿的调整控制也可以用倒立摆系统来模拟。近些年来基于倒立摆智能控制的易步车也在不
断的更新上市,同时它也是实验教学的理想对象,可以很好的验证控制理论。电液比例倒
立摆是用电液比例控制系统代替电气伺服系统驱动倒立摆,电液比例控制系统本身是一个
非线性系统,有很多不确定因素会影响系统的性能,电液比例控制技术需要新的控制理论
提高性能,也需要更多的控制对象来验证控制理论的可行性。将二者合为一个控制系统,
是对电液比例控制对象的一个突破,也为将来控制更为复杂的实验对象打下理论基础。传
统的控制理论很难达到控制要求,先进控制理论中,模糊控制,自适应变论域模糊控制等
在非线性控制系统中,响应速度快,超调小,抗干扰能力强,可以达到很好的控制效果。
本文设计了倒立摆的电液比例控制系统,推导了倒立摆的数学模型和电液比例倒立摆
的数学模型,分析此倒立摆的系统稳定性,可观性,在线性模型的基础上分析系统的响应
特性。在 Matlab/Simulink 软件中建立倒立摆的非线性模型,在 AMEsim 软件下构建电液比
例控制系统的非线性模型。分别设计 PID 控制器、模糊控制器和自适应变论域控制器,同
时控制倒立摆的位移和角度,在 Matlab/Simulink 软件下构建控制器部分,与 AMEsim 进行
联合仿真,结果验证了设计的控制器满足控制要求。

关键词:电液比例倒立摆;非线性;变论域模糊控制;联合仿真



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万方数据
Abstract
Inverted pendulum which is similar to humans walking is a typical single-input,
multiple-output, strong coupling unstable system. It means a great deal to the research on the
intelligent control of robot . It needs to ensure that the rocket goes vertically upward when
launch a rocket. T