臺灣博碩士論文加值系統

本論文利用MATLAB/SIMULINK 及 xPC target建立一個遠端控制發展平台。在此平台上，控制器的設計，模擬分析及應用皆可整合在同一架構下完成。
基於此架構，本論文使用LQR、LQG、可變結構控制及模糊控制實現對雙連桿倒單擺及旋轉式倒單擺之平衡控制及甩上控制，並加以比較其設計過程。

This thesis use MATLAB/SIMULINK and xPC Target to build a remote controller developing platform. On the same developing platform, we can realize controller design, simulation, analysis and application.
Based on the platform we use several control laws to realize double-link and rotation inverted pendulum balance and swing-up control. Design process and results were also compared.

第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 本文架構 3

第二章 系統架構 5
2.1 軟體規格-MATLAB/SIMULINK與xPC Target 5
2.1.1 Real-Time Workshop介紹 6
2.1.2 xPC Target介紹 7
2.2 硬體規格 7
2.2.1 EMECS系統 7
2.2.2 電腦與I/O卡 10
2.3 軟硬體架構整合 12

第三章 數學模型推導及控制器理論簡介 15
3.1 數學模型推導 15
3.1.1 旋轉型倒單擺數學模型 15
3.1.2 雙連桿倒單擺數學模型 21
3.2 平衡控制理論簡介 30
3.2.1 LQR控制 30
3.2.2 LQG控制 32
3.2.3 可變結構控制 35
3.2.4 糢糊控制 43

第四章 控制器實現與實驗結果 49
4.1 甩上控制器實現 50
4.1.1 旋轉型倒單擺甩上控制 50
4.1.2 雙連桿倒單擺之Middle Position甩上控制 56
4.2 平衡控制器實現 62
4.2.1 LQR控制器 63
4.2.2 LQG控制器 69
4.2.3 可變結構控制器 75
4.2.4 糢糊控制器 81
4.3 實驗結果 88
4.3.1 LQR控制器實驗結果 90
4.3.2 LQG控制器實驗結果 94
4.3.3 可變結構控制器實驗結果 99
4.3.4 糢糊控制器實驗結果 104
4.3.5 實驗結果分析 109

第五章 結論與未來展望 115
5.1 結論 115
5.1.1 模擬與實驗結果分析 115
5.1.2 控制器比較 116
5.2 未來展望 118

參考文獻 119

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