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基于NMPC球杆系统控制方法研究及实践的任务书
任务书
1.背景
近年来，针对工业控制领域的实时、高性能控制以及对多种运动方式掌握的要求不断提高。随着微电子技术、计算机技术及网络技术的不断发展，非线性模型预测控制（NMPC）方法在控制领域越来越受到重视。NMPC方法由于具有预测能力，在动态系统的优化控制、非线性约束控制等方面具有广泛的应用，而且在实际工程中经常碰到这种动态系统，对这种系统进行非线性控制是控制领域普遍存在的问题。
球杆系统是传统教学实验的重要内容，以其系统结构简单、容易操作、可读性强等优点，成为非线性系统控制领域广泛研究的对象之一。本课题基于NMPC方法，对球杆系统进行控制研究及实践，实现对系统的高效控制。
2.研究目的
2.1研究基于NMPC方法的球杆系统控制策略，建立相应的数学模型。
2.2设计实时控制算法，并进行系统稳定性分析。
2.3建立控制平台以及模拟仿真模型，分析系统控制效果，提高球杆系统的运动控制性能。
3.研究内容
3.1理论部分
3.1.1给出球杆系统的建模方法及其数学模型。
3.1.2探讨基于NMPC方法的球杆系统控制策略，并进行控制算法的推导。
3.1.3对系统的稳定性进行理论分析。
3.2实验部分
3.2.1搭建球杆系统控制平台，扩展数据采集，运动控制模块，传感器模块，驱动芯片模块。
3.2.2设计基于NMPC方法的控制算法，并进行实时控制设计。
3.2.3对比实验与模拟仿真结果，分析控制效果。
4.研究方案
4.1研究方法
4.1.1文献调查研究法，对已有的球杆系统控制方案进行系统整理。
4.1.2建立控制模型，结合系统控制策略及性能指标，优化设计控制算法。
4.1.3编制实验程序，进行算法实时控制验证及实验分析。
4.2研究步骤
4.2.1理论研究阶段
（1）对球杆系统控制方案进行文献调研，整理系统控制方法。
（2）建立球杆控制模型。
（3）探讨NMPC方法在球杆系统控制中的应用，并进行控制算法的推导。
4.2.2实验研究阶段
（1）搭建球杆系统控制平台，进行硬件调试，并加强弱电安全防范意识。
（2）根据NMPC算法的设计，进行实时控制算法编写。
（3）对比实验与模拟仿真结果，分析控制效果。
4.3研究计划
4.3.1第一阶段：文献调研及模型建立，时间为4周。
4.3.2第二阶段：算法设计与仿真，时间为3周。
4.3.3第三阶段：系统控制平台搭建及实验验证，时间为5周。
4.3.4第四阶段：实验结果分析及论文撰写，时间为4周。
5.预计结果
完成基于NMPC球杆系统控制方法研究及实践的任务，预计达成以下结果：
5.1研究出基于NMPC方法的球杆系统控制策略，建立相应的数学模型。
5.2设计实时控制算法，并进行系统稳定性分析。
5.3建立控制平台以及模拟仿真模型，分析系统控制效果，提高球杆系统的运动控制性能。
6.注意事项
6.1研究过程中遵循科研诚信，严格执行实验室管理制度。
6.2研究过程中需要注意安全防范措施，确保人身安全和实验室设备的完好。
6.3实验过程中需要严格按照相关规定进行，不得违规操作和超出规定范围。
以上为基于NMPC球杆系统控制方法研究及实践的任务书，研究将会对系统控制方法有所突破，能够为实际生产提供更好的解决方法。