【摘 要】
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直线二级倒立摆是一种典型的欠驱动机械系统,在机器人、航空航天等领域具有广泛的应用,并常常被用来验证各种先进的控制算法。由于直线二级倒立摆系统具有多变量、非线性、强耦合等特性,其位置跟踪问题具有一定的挑战性。与此同时,输出调节理论可以同时实现轨迹跟踪和干扰抑制等控制目标,在控制领域得到了广泛关注,并被用来解决各种工程应用方面的控制问题,但往往缺乏实验验证。因此,采用输出调节方法解决时变参考信号下直线
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直线二级倒立摆是一种典型的欠驱动机械系统,在机器人、航空航天等领域具有广泛的应用,并常常被用来验证各种先进的控制算法。由于直线二级倒立摆系统具有多变量、非线性、强耦合等特性,其位置跟踪问题具有一定的挑战性。与此同时,输出调节理论可以同时实现轨迹跟踪和干扰抑制等控制目标,在控制领域得到了广泛关注,并被用来解决各种工程应用方面的控制问题,但往往缺乏实验验证。因此,采用输出调节方法解决时变参考信号下直线二级倒立摆系统的位置跟踪问题具有重要意义。本文主要研究了直线二级倒立摆系统的位置跟踪问题,并展开了相关的实验研究。主要的研究工作如下:（1）基于多项式近似方法,研究了时变参考信号下直线二级倒立摆系统的位置跟踪问题。首先,将直线二级倒立摆系统的位置跟踪问题描述成近似非线性输出调节问题。然后,利用多项式近似方法获得调节器方程的近似解。最后,设计一个基于多项式近似方法的跟踪控制器用于解决该近似非线性输出调节问题,进而解决了直线二级倒立摆系统的位置跟踪问题。仿真结果验证了所提控制算法的有效性。（2）基于神经网络近似方法,研究了时变参考信号下直线二级倒立摆系统的位置跟踪问题。首先,将直线二级倒立摆系统的位置跟踪问题描述成近似非线性输出调节问题。然后,利用神经网络近似方法获得调节器方程的近似解。最后,设计一个基于神经网络近似方法的跟踪控制器用于解决该近似非线性输出调节问题,进而解决了直线二级倒立摆系统的位置跟踪问题。仿真结果验证了所提控制算法的有效性。（3）在直线二级倒立摆实验平台上,对所设计的两种跟踪控制器进行了实验研究。实验结果验证了两种跟踪控制器的有效性。
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