基于NMPC球桿系統(tǒng)控制方法研究及實踐的任務(wù)書

基于NMPC球桿系統(tǒng)控制方法研究及實踐的任務(wù)書任務(wù)書1.背景近年來，針對工業(yè)控制領(lǐng)域的實時、高性能控制以及對多種運動方式掌握的要求不斷提高。隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，非線性模型預(yù)測控制（NMPC）方法在控制領(lǐng)域越來越受到重視。NMPC方法由于具有預(yù)測能力，在動態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化控制、非線性約束控制等方面具有廣泛的應(yīng)用，而且在實際工程中經(jīng)常碰到這種動態(tài)系統(tǒng)，對這種系統(tǒng)進行非線性控制是控制領(lǐng)域普遍存在的問題。球桿系統(tǒng)是傳統(tǒng)教學(xué)實驗的重要內(nèi)容，以其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、容易操作、可讀性強等優(yōu)點，成為非線性系統(tǒng)控制領(lǐng)域廣泛研究的對象之一。本課題基于NMPC方法，對球桿系統(tǒng)進行控制研究及實踐，實現(xiàn)對系統(tǒng)的高效控制。2.研究目的2.1研究基于NMPC方法的球桿系統(tǒng)控制策略，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。2.2設(shè)計實時控制算法，并進行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。2.3建立控制平臺以及模擬仿真模型，分析系統(tǒng)控制效果，提高球桿系統(tǒng)的運動控制性能。3.研究內(nèi)容3.1理論部分3.1.1給出球桿系統(tǒng)的建模方法及其數(shù)學(xué)模型。3.1.2探討基于NMPC方法的球桿系統(tǒng)控制策略，并進行控制算法的推導(dǎo)。3.1.3對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行理論分析。3.2實驗部分3.2.1搭建球桿系統(tǒng)控制平臺，擴展數(shù)據(jù)采集，運動控制模塊，傳感器模塊，驅(qū)動芯片模塊。3.2.2設(shè)計基于NMPC方法的控制算法，并進行實時控制設(shè)計。3.2.3對比實驗與模擬仿真結(jié)果，分析控制效果。4.研究方案4.1研究方法4.1.1文獻調(diào)查研究法，對已有的球桿系統(tǒng)控制方案進行系統(tǒng)整理。4.1.2建立控制模型，結(jié)合系統(tǒng)控制策略及性能指標，優(yōu)化設(shè)計控制算法。4.1.3編制實驗程序，進行算法實時控制驗證及實驗分析。4.2研究步驟4.2.1理論研究階段（1）對球桿系統(tǒng)控制方案進行文獻調(diào)研，整理系統(tǒng)控制方法。（2）建立球桿控制模型。（3）探討NMPC方法在球桿系統(tǒng)控制中的應(yīng)用，并進行控制算法的推導(dǎo)。4.2.2實驗研究階段（1）搭建球桿系統(tǒng)控制平臺，進行硬件調(diào)試，并加強弱電安全防范意識。（2）根據(jù)NMPC算法的設(shè)計，進行實時控制算法編寫。（3）對比實驗與模擬仿真結(jié)果，分析控制效果。4.3研究計劃4.3.1第一階段：文獻調(diào)研及模型建立，時間為4周。4.3.2第二階段：算法設(shè)計與仿真，時間為3周。4.3.3第三階段：系統(tǒng)控制平臺搭建及實驗驗證，時間為5周。4.3.4第四階段：實驗結(jié)果分析及論文撰寫，時間為4周。5.預(yù)計結(jié)果完成基于NMPC球桿系統(tǒng)控制方法研究及實踐的任務(wù)，預(yù)計達成以下結(jié)果：5.1研究出基于NMPC方法的球桿系統(tǒng)控制策略，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。5.2設(shè)計實時控制算法，并進行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。5.3建立控制平臺以及模擬仿真模型，分析系統(tǒng)控制效果，提高球桿系統(tǒng)的運動控制性能。6.注意事項6.1研究過程中遵循科研誠信，嚴格執(zhí)行實驗室管理制度。6.2研究過程中需要注意安全防范措施，確保人身安全和實驗室設(shè)備的完好。6.3實驗過程中需要嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行，不得違規(guī)操作和