4。1 开环系统中的单一补偿器 17

4。2 前置过滤的补偿器 18

4。2。1 多回路控制器 1 18

4。2。2 多回路控制器 2 18

4。3 非线性控制器 18

结论 21

致谢 22

参 考 文 献 2 3

本科毕业设计说明书 第 II 页

1 引言

伴随着社会的进步与科学技术的不断发展，现代控制理论也在不断的完善和发展中，而 这些理论的不断发展也催生了许多新工程。让我们的双手得到了解放，工作也变得更加的轻 松。在本课题中，我们将会研究板球控制系统。板球控制器系统是一个在二维平面内运动的 平台，且无约束。板球控制系统可以用来研究非线性系统建模、欠驱动系统设计、耦合系统 解耦分析、以及轨迹跟踪算法控制等[1]。在当今的自动控制领域研究中，板球控制系统的研 究具有很大的意义。论文网

1。1 本课题研究的背景和意义

本课题主要研究的是，板球系统的控制问题。板球系统是一个典型的非线性系统，很难 获得准确的数学模型，是研究控制理论、检验控制方法的一个综合的实验平台[5,6]。以往我们 研究过一维的球杆系统，而板球系统相当于是对其二维扩展。板球系统是一个非线性系统。 板球系统的控制对象是小球，小球的运动是由平板的运动而带起来的。板球系统问题的研究 就是使小球能在平板上运动一段时间后稳定下来，或者是给定某一运动让小球去完成，如小 球的轨迹跟踪运动和绕障碍物的运动。从另一方面来说，以欠驱动形式存在的这样一个板球 系统，可以减少实验费用，也可以提高系统的可执行性。可以说板球系统涉及了多学科的知 识。

在本课题中，由于是对板球控制系统的仿真研究，并不涉及实际的基于视觉的板球控制 系统，所以我们的小球位置是直接在 MATLAB 中以模拟的形式给出的。

板球系统的控制问题主要是体现在以下几个方面：

（1）小球的定点运动控制，让小球在一个任意的初始位置下开始运动，并最终到达一定 的位置；

（2）让小球以一定的速度运动，得到小球的运动轨迹并记录；

（3）使小球实现在平板上的避障运动。 本文主要是针对问题（1）和问题（2）提出几种控制方案。最终实现的目标就是使小球

能够回到平板的原点，并稳定住。

1。2 国内外研究动态

1。3 论文的主要内容和安排

本论文的主要内容是板球 系统的控制方法研究。共设计了两种板球系统的控制方法。第 一种控制方法是建立在 对板球系统的线性化处理的基础上，从而设计了极点配置控制器。第 二种方法是不对板球系统进行线性化处理，直接设计出非 线性控制器，比较两种控制器的控 制性能的差异。文献综述

论文的第一章简述了板球系统的研究背景和意义，介绍了国内外关于此课题的研究现状， 最后给出了本论文的内容和工作安排。

第二章以拉格朗日方程为基础，并将实际的板球系统模型化，在一定的假设条件下利用 拉格朗日方程对其进行了数学建模，接着忽略了某些次要元素后给出了线性系统模型。