| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-17页 |
| 1.1 引言 | 第11页 |
| 1.2 欠驱动系统的研究现状 | 第11-12页 |
| 1.3 倒立摆研究现状 | 第12-14页 |
| 1.4 本论文研究的目的和意义 | 第14-15页 |
| 1.5 本论文研究的主要内容 | 第15页 |
| 1.6 小结 | 第15-17页 |
| 第2章 二自由度平面倒立摆系统数学模型 | 第17-27页 |
| 2.1 引言 | 第17页 |
| 2.2 二自由度倒立摆系统的构成和原理 | 第17-18页 |
| 2.3 单自由度倒立摆系统数学模型 | 第18-23页 |
| 2.3.1 系统描述 | 第18-19页 |
| 2.3.2 坐标转换矩阵 | 第19-20页 |
| 2.3.3 质心位置和速度 | 第20页 |
| 2.3.4 拉格朗日动力学方程 | 第20-22页 |
| 2.3.5 单自由度倒立摆的线性化模型 | 第22-23页 |
| 2.4 单自由度倒立摆的若干基本性质 | 第23-25页 |
| 2.4.1 基本性质 | 第23-24页 |
| 2.4.2 单自由度倒立摆的稳定性分析 | 第24-25页 |
| 2.4.3 单自由度倒立摆的能控性分析 | 第25页 |
| 2.4.4 单自由度倒立摆的能观性分析 | 第25页 |
| 2.5 本章小结 | 第25-27页 |
| 第3章 LQR切换控制器的设计 | 第27-55页 |
| 3.1 引言 | 第27页 |
| 3.2 单自由度倒立摆LQR控制器的设计 | 第27-32页 |
| 3.2.1 LQR控制算法简介 | 第27-28页 |
| 3.2.2 反馈增益矩阵推导 | 第28-29页 |
| 3.2.3 单自由度倒立摆LQR控制器仿真 | 第29-32页 |
| 3.3 单自由度倒立摆的LQR控制器切换设计 | 第32-41页 |
| 3.3.1 多LQR控制器硬切换设计 | 第32-33页 |
| 3.3.2 多LQR控制器软切换设计 | 第33-34页 |
| 3.3.3 切换控制器的仿真和对比分析 | 第34-41页 |
| 3.4 单自由度倒立摆的LQR和极点配置切换控制器设计 | 第41-45页 |
| 3.4.1 极点配置控制器设计 | 第41-42页 |
| 3.4.2 LQR和极点配置控制器硬切换设计 | 第42-43页 |
| 3.4.3 LQR和极点配置控制器软切换设计 | 第43页 |
| 3.4.4 切换控制器的仿真和对比分析 | 第43-45页 |
| 3.5 基于输入-输出精确线性化的LQR控制器设计 | 第45-49页 |
| 3.6 基于输入-输出精确线性化的多LQR控制器切换设计 | 第49-54页 |
| 3.6.1 基于输入-输出精确线性化的多LQR控制器硬切换设计 | 第49-50页 |
| 3.6.2 基于输入-输出精确线性化的多LQR控制器软切换设计 | 第50页 |
| 3.6.3 切换控制器的仿真和对比分析 | 第50-54页 |
| 3.7 小结 | 第54-55页 |
| 第4章 基于Backstepping的切换控制器设计 | 第55-67页 |
| 4.1 引言 | 第55页 |
| 4.2 基于线性模型的Backstepping控制器设计 | 第55-61页 |
| 4.2.1 Backstepping控制器设计的原理 | 第55-56页 |
| 4.2.2 控制器的设计 | 第56-60页 |
| 4.2.3 仿真 | 第60-61页 |
| 4.3 基于线性模型的Backstepping切换控制器设计 | 第61-66页 |
| 4.3.1 硬切换控制器设计 | 第61-62页 |
| 4.3.2 软切换控制器设计 | 第62页 |
| 4.3.3 仿真和对比分析 | 第62-66页 |
| 4.4 小结 | 第66-67页 |
| 第5章 二自由度平面倒立摆的半实物仿真与实时控制 | 第67-79页 |
| 5.1 引言 | 第67页 |
| 5.2 基于线性模型的Backstepping和LQR控制器的软切换设计 | 第67-69页 |
| 5.3 二自由度平面倒立摆设备 | 第69-74页 |
| 5.3.1 硬件平台的组成 | 第69-70页 |
| 5.3.2 软件的安装 | 第70-72页 |
| 5.3.3 测试与模块介绍 | 第72-74页 |
| 5.4 二自由度平面倒立摆的实时控制 | 第74-77页 |
| 5.5 小结 | 第77-79页 |
| 第6章 总结与展望 | 第79-81页 |
| 6.1 总结 | 第79-80页 |
| 6.2 展望 | 第80-81页 |
| 参考文献 | 第81-85页 |
| 致谢 | 第85页 |
