三级倒立摆系统模块仿真

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三级倒立摆系统模块仿真

根据三级倒立摆状态方程用Simulink构建三级倒立摆系统模块：threeInvPend 三级倒立摆系统的近似线性化状态方程式。

    1)  用鼠标双击计算机桌面上的 Matlab 图标。启动 Matlab，在指令区运行指令simulink或双击Matlab的工具栏中图标(Simulink Library Browser)均可启动 Simulink 模块库浏览器；然后左击浏览器的工具栏中图标(create  a new mode)，新建一个simulink 模型窗。

2)  从 Simulink 模块库浏览器的菜单Simulink 的子菜单 Continuous 下选中子系统State-Space(字符串 State-Space 变黑)，并用鼠标左键将变黑的模型State-Space 拖到 Simulink 模型窗的编辑窗口中(此操作过程简记为：从LibraryBrowser\Simulink\Continuous 拖出子系统 State-Space)。左击子系统框图下字符串“State-Space"，删除后输入新的字符串“ThreeInvPend”，实现子系统重命名。

3)  双击子图中的子系统模块“ThreeInvPend”进入它的编辑窗口，将 A、B、C、D 的参数输入。其中 Initial condition 和 absolute tolerance 不变。得到三级倒立摆系统模块ThreeInvPend。

说明：在倒立摆仿真控制时，有时需要了解不同参数的响应如果倒立摆的实物有了变化，则要修改 A、B、C、D 的参数，如果初始状态不同，则要设置倒立摆的初始状态。通过修改ThreeInvPend模块的Initial condition的初值，就可以设置倒立摆的初始状态。

倒立摆系统有很多参数，如小车质量，摆杆质量、长度、转动惯量等。一个好的仿真模型应当考虑到参数值随实物模型或仿真需求变化而变化，因此要求参数的值方便于修改。在 Block Parameter 中可以很方便的修改将倒立摆变化后的参数。当然也可以构建更复杂的ThreeInvPend模块。

三级倒立摆系统是典型的多变量、非线性、强耦合系统，其控制问题是世界公认的控制难题。随着科学技术的迅猛发展，对控制系统性能的要求不断提高，非线性控制和智能控制业已成为控制界研究的热点问题。本文围绕三级倒立摆系统，采用LQR、LQR--模糊控制理论研究了倒立摆控制问题。用Matlab、Simulink进行了倒立摆的 LQR 控制系统和 LQR--模糊控制系统仿真研究，并且结合计算机控制技术研究了二级倒立摆的LQR实物系统的控制问题。实物控制和仿真的成功，进一步证明了本文设计的控制器有很好的稳定性、鲁棒性和适应性。取得了一定的研究成果并得到了一些结论。

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