现代控制理论的课程设计

资 源 简 介

现代控制理论的课程设计

详 情 说 明

现代控制理论的课程设计常以二级倒立摆为研究对象，因其非线性、强耦合和多变量特性，非常适合展示控制系统的设计方法。

系统建模 二级倒立摆的动力学建模是设计的基础，通常采用拉格朗日方程建立数学模型。系统状态包括摆杆角度、角速度和小车位移、速度等。通过线性化处理，可将非线性模型转化为状态空间方程，便于后续控制器的设计。

控制器设计 现代控制理论提供了多种控制器设计方法，如状态反馈控制、LQR（线性二次型调节器）和极点配置等。LQR方法通过调整权重矩阵，优化控制性能，使系统快速稳定且能耗较低。

仿真验证 利用MATLAB/Simulink或Python进行仿真，验证控制器的有效性。通过调整参数，观察系统的动态响应，如摆杆的稳定时间、超调量等指标。仿真结果可以直观展示控制策略的性能。

源码实现 实际的源码实现可能包括状态观测器设计（如卡尔曼滤波）、实时控制算法等。代码结构应清晰，便于调试和优化，确保在实际硬件平台（如STM32）上稳定运行。

扩展思考 可进一步探讨鲁棒控制或自适应控制在倒立摆中的应用，以应对参数不确定性和外部扰动，提升系统的抗干扰能力。