球杆控制试验系统开题报告VIP专享

杭 州 电 子 科 技 大 学毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告题目球杆控制实验系统学院自动化学院专业电气工程与自动化姓名黄亮班级12063013学号12063309 指导教师王加莲一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义球杆系统（Ball and Beam System）作为自动控制原理等基础控制课程教学实验设计的实验设备，适用于经典控制理论及现代控制理论的多种控制方法。通过实验研究，可以更加全面地理解和掌握自动控制原理、过程控制的基础理论和技术： 利用这个系统研究人员可以全面、 深入、细致地掌握过程控制系统的分析、设计及控制器整定的基本步骤和方法，并参与改变模型参数，进行仿真分析，观察不同仿真结果，当模型参数变化时， 仿真曲线的变化能够同时看到。 而且这个系统有一个非常重要的性质——它是开环不稳定的。 它的开环不稳定特性为进一步深入研究PID 控制算法提供了一个良好的工具。 它对研究自动控制系统的跟踪性能、抗干扰性、 对传感器噪声的灵敏度以及使系统稳定性和具有鲁棒性都具有非常重要的意义。国内许多专家都曾以球杆系统为模型研究非线性系统的控制方法，如模糊控制、自适应控制、鲁棒控制、滑模控制等等。 由于该系统的结构简单， 因此比较容易理解该模型的控制过程。而它的边缘稳定性又为自动控制领域提出了一个极具挑战性的问题。如何设计一种控制器来更好的解决这一问题，有待进一步研究。球杆系统含概机电学、运动学、力学及控制理论等知识，能全方位的满足自动控制教学的要求。 许多抽象的控制概念如系统稳定性、可靠性、可观测性和系统抗干扰能力等， 都可以通过球杆控制实验系统直观地表现出来。因此通过对杆球系统的控制研究具有一定的现实意义。由于球杆系统可以用于实现各种已有的控制理论和方法，也可以作为新的理论和控制方法的检验平台， 因此国内外很多学者重点对球杆系统的模型线性性以及对控制器进行了设计， 通过应用先进的控制理论， 达到尽量提高控制精度、 缩短控制时间等目的，下面分析一下国内外球杆系统的模型建立和控制器设计研究现状。哈尔滨理工大学彭建刚以BW500 球杆设备作为研究对象，设计了模糊控制器的结构，通过对模糊推理的结果中所有的元素求取重心元素作为最后的决策量，最后在MATLAB中设计了球杆系统的模糊控制器，仿真结果表明模糊控制理论设计的控制器在球杆系统中取得了良好的控制效果。长春工业大学刘克平等人设计了基于遗传算...