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附件1
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課題名稱
二級倒立擺機構(gòu)設(shè)計
學(xué)習(xí)形式
學(xué)習(xí)層次
專 業(yè)
學(xué) 號
學(xué)生姓名
開題時間
一、 課題背景（或國內(nèi)外研究現(xiàn)狀）
倒立擺系統(tǒng)是理想的自動控制教學(xué)實驗設(shè)備，使用它能全方位的滿足自動控制教學(xué)的要求。許多抽象的控制概念如系統(tǒng)穩(wěn)定性、可控性、系統(tǒng)收斂速度、和系統(tǒng)抗干擾能力等，都可以通過倒立擺直觀的表現(xiàn)出來。
倒立擺系統(tǒng)具有模塊性好和品種多樣化的優(yōu)點，其基本模塊既可是一維直線運動平臺或旋轉(zhuǎn)運動平臺，也可以是兩維運動平臺。通過增加角度傳感器和一節(jié)倒立擺桿，可構(gòu)成直線單節(jié)倒立擺、旋轉(zhuǎn)單節(jié)倒立擺或兩維單節(jié)倒立擺；通過增加兩節(jié)倒立擺桿和相應(yīng)的傳感器，則可構(gòu)成兩節(jié)直線倒立擺和兩節(jié)旋轉(zhuǎn)倒立擺。
倒立擺的控制技巧和雜技運動員倒立平衡表演技巧有異曲同工之處，極富趣味性。學(xué)習(xí)自動控制課程的學(xué)生通過使用它來驗證所學(xué)的控制理論和算法，加深對所學(xué)課程的理解。由于倒立擺系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計和制造，成本低廉，因此在歐美發(fā)達國家的高等院校，它已成為必備的控制教學(xué)設(shè)備。
同時由于倒立擺系統(tǒng)的高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強耦合特性，許多現(xiàn)代控制理論的研究人員一直將它視為研究對象，并不斷從中發(fā)掘出新的控制理論和控制方法，相關(guān)的成果在航天科技和機器人學(xué)方面獲得了廣闊的應(yīng)用。因此，倒立擺系統(tǒng)也是進行控制理論研究的理想平臺。
目前，國內(nèi)自動控制方面的課程幾乎是各工科專業(yè)的必修課。然而，自動控制理論比較抽象，很多概念學(xué)生不易理解，而倒立擺裝置可以作為掌握這門課程的最佳實驗工具，同時它也是進行自動控制理論研究的理想實驗平臺。目前提供的實驗有：
1．串級PID控制實驗；
2．極點配置控制實驗；
3．最優(yōu)控制LQR實驗；
4．階躍響應(yīng)實驗。
倒立擺廣泛應(yīng)用于工科學(xué)科和理論研究，比如：工業(yè)自動化，自動控制理論，機電一體化，計算機控制理論，工業(yè)控制，機械制造及其自動化專業(yè)等。
二、課題（研究）內(nèi)容
主要內(nèi)容：設(shè)計平面二級倒立擺機械圖。包括運動系統(tǒng)及擺桿系統(tǒng)的設(shè)計，繪制零件圖和裝配圖。
1、完成平面二級倒立擺的cad裝配圖和零件圖，對倒立擺的支撐底座、運動平臺、傳動機構(gòu)、擺桿系統(tǒng)、連接和緊固機構(gòu)等的外形和尺寸進行設(shè)計，包括材料的選擇，驅(qū)動電機、絲杠等的選擇和設(shè)計，結(jié)合計算和查閱資料確定設(shè)計的可行性和結(jié)構(gòu)的可靠性。
2、完成平面二級倒立擺的部分零件圖,包括零件具體的技術(shù)指標，以及加工材質(zhì)等。
3、對整體機械結(jié)構(gòu)的合理性進行分析，對局部尺寸進行優(yōu)化修改。
三、文獻綜述（或讀書報告）
四、參考文獻
[1] 王霞，二級倒立擺的穩(wěn)定控制，西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生論文，2002年
[2] 丁景濤，倒立擺系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制，西北工業(yè)大學(xué)碩士研究生論文，1997年
[3] 李宜達，控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真，北京清華大學(xué)出版社，2004年
[4] 張明廉，何衛(wèi)東，沈程智，規(guī)約規(guī)則法防人智能控制，第一屆全球華人智能控制與智能自動化大會論文集[c]北京科學(xué)出版社1993年
[5] 王昆，機械設(shè)計課程設(shè)計，高等教育出版社，1995年
[6] 盧頌澤、羅圣國主編，機械零件課程設(shè)計，北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1992年
[7] 王昆、羅圣國主編，機械設(shè)計課程設(shè)計手冊，北京：高等教育出版社，1992年
[8] 中華人民共和國國家標準，機械制圖，北京：中國標準出版社。
[9] 彭文生，李志明，黃華梁，機械設(shè)計，北京：高等教育出版社，2002年
[10] 黃華梁，彭文生，機械設(shè)計2，北京：高等教育出版社，2001年
[11] 吳宗澤，劉瑩，機械設(shè)計教程，北京，機械工業(yè)出版社，2003年
[12] 朱文堅，機械設(shè)計方法學(xué)，廣州：華南理工大學(xué)出版社，1997年.
五、審核意見
指導(dǎo)教師審題意見：
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
專業(yè)審核意見：
負責(zé)人簽名：
年 月 日