倒立摆系统作为一个典型的不稳定非线性系统，具有结构简单、成本低等特点，因而常常被研究人员用于检验各种控制方法的优劣。随着控制技术和网络技术的交叉渗透， 网络化的控制系统不断出现，并在实际中得以应用。网络的引入给倒立摆系统带来了不 确定、随机的时延，这将对系统的稳定性和性能产生影响，因而必须在系统设计过程中 加以关注。 77065

本文以倒立摆小车系统为控制对象，研究分析了具有时延的网络化控制系统的控制 方式与稳定性。文中分别构造了具有固定时延和随机时延环节模拟实际系统中的网络诱 导延迟，分析了系统在不同时延、不同采样周期情况下的稳定性得出其抗时延性能。最 后利用 Smith 预估对时延的补偿性能，针对模拟网络化系统的不同情况进行时延补偿，验 证了 Smith 预估方法的有效性。 

毕业论文关键词 倒立摆  网络化控制系统  网络诱导时延  Smith 预估补偿器

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title The Research of the Inverted Pendulum Control Technology with Transport Delay

Abstract The inverted pendulum system is a typical, unstable and nonlinear system。 It’s often used by scholars to test the property of different control methods because of its simple structure and low cost。 As the combination of control technology and network technology, networked control system emerges and begins to be applied。 The introduction of network will bring random time delay to the inverted pendulum control system, which may make the system unstable。 Attention needs to be paid on the transport delay of the network。

This paper discusses the control method and stability of the networked control system with transport delay by choosing the inverted pendulum on a cart as model。 Fixed and random transport delay models are constructed in order to research the performance of the networked control system。 At last the compensatory performance of Smith predictor is performed to compensate the transport delay of the networked control system, which verifies the validity of Smith predictive scheme。 

Keywords inverted pendulum networked control system network induced delay Smith predictor

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目 次

1     绪论 1 

1。1     倒立摆小车控制系统1 

1。2    网络化控制系统 3 

1。3    本课题研究意义 4 

2     倒立摆系统的建模与分析 6 

3     网络化系统中的时延控制 9 

3。1    网络化系统中的时延组成 9 

3。2    时间延迟对网络化控制系统的影响 9 

3。3 网络化控制系统时延建模分析 10

4    倒立摆时延 PID 控制系统仿真 12 

4。1    PID  控制算法 12 

4。2    具有时延的倒立摆网络化 PID  控制器设计 13 

5   基于 Smith 预估补偿的倒立摆时延 PID 控制系统仿真 21 

5。1    Smith  预估补偿器 21 

5。2 系统仿真 22 结论  26 致谢  27 参考文献 28 

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