倒立教學(xué)設(shè)計(jì)(共6篇)

30/30倒立教學(xué)設(shè)計(jì)〔共6篇〕第1篇：肩肘倒立教學(xué)設(shè)計(jì)《肩肘倒立》教學(xué)設(shè)計(jì)一．教學(xué)內(nèi)容根據(jù)中等職業(yè)教育改革國(guó)家規(guī)劃新教材《體育與健康》〔南方版〕，及百度搜索相關(guān)資料，選擇肩肘倒立－前滾成蹲立作為本課的主教材，快速跑移物接力練習(xí)作為輔助教材，在本課中先把復(fù)習(xí)前滾翻的教材內(nèi)容安排在新授教材內(nèi)容肩肘倒立－前滾成蹲立之前，然后再進(jìn)行輔助教材快速跑移物接力游戲。所以確定本課的教學(xué)內(nèi)容為：1．前滾翻2．肩肘倒立－前滾成蹲立3．快速跑移物接力二．教學(xué)思路本課在教學(xué)中堅(jiān)持“健康第一〞的體育教育思想，貫徹以學(xué)生開(kāi)展為本和健身育人的理念。依據(jù)職高女生的身心開(kāi)展特點(diǎn)和認(rèn)知能力，在教與學(xué)的實(shí)踐過(guò)程中，為學(xué)生積極營(yíng)造主動(dòng)體驗(yàn)、合作交流、探究拓展的學(xué)習(xí)氣氛，將知識(shí)傳授與技能、方法的學(xué)練有機(jī)結(jié)合，用過(guò)程評(píng)價(jià)鼓勵(lì)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生體驗(yàn)合作學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，懂得關(guān)愛(ài)同伴，珍惜生命，并在課后學(xué)生自己通過(guò)百度搜索肩肘倒立的根本技術(shù)、技能，從而形成正確的價(jià)值取向，促進(jìn)學(xué)生和諧開(kāi)展，到達(dá)教與學(xué)的和諧統(tǒng)一。三．教材分析1．特點(diǎn)：肩肘倒立是一項(xiàng)技巧性非常強(qiáng)的體育工程，對(duì)學(xué)生的要求非常高，它是在已經(jīng)學(xué)習(xí)了各種滾動(dòng)、滾翻根底上進(jìn)行的靜力性為主的練習(xí)，是進(jìn)一步開(kāi)展學(xué)生腰腹肌力量、身體協(xié)調(diào)、平衡能力和自控能力的延伸。本課的另一輔助教材為快速折返移物練習(xí)，它是以游戲的形式出現(xiàn)，這是學(xué)生進(jìn)行身體素質(zhì)訓(xùn)練的一項(xiàng)內(nèi)容。2．作用：通過(guò)墊上運(yùn)動(dòng)的練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生平衡性和勇敢的作風(fēng)，在克服困難以及合作學(xué)習(xí)中樹(shù)立自信心，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。而快速折返跑開(kāi)展的是學(xué)生的快速奔跑及迅速啟動(dòng)與制動(dòng)的能力。四．學(xué)情分析我校高一年級(jí)計(jì)算機(jī)1班女生20人。中職學(xué)校的女生由于其身心特點(diǎn)和綜合體育素質(zhì)，對(duì)強(qiáng)度過(guò)大的體育運(yùn)動(dòng)不太感興趣，但又有較強(qiáng)的表現(xiàn)欲，希望在老師和同學(xué)的心目中留下比擬好的印象，而且計(jì)算機(jī)操作水平較好。在生理上高中階段的學(xué)生又是鍛煉身體協(xié)調(diào)性和靈敏性的最正確時(shí)期。所以在教學(xué)過(guò)程中，采用了多種輕強(qiáng)度重美育的教學(xué)和發(fā)揮學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能的特點(diǎn)，要求在課后利用計(jì)算機(jī)百度搜索相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容加深概念的理解，這些教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，充分展現(xiàn)學(xué)生的姿態(tài)美，讓學(xué)生全身心投入到活動(dòng)中。五．教學(xué)目標(biāo)1．認(rèn)知目標(biāo)：讓學(xué)生理解肩肘倒立正確的動(dòng)作概念以及完成動(dòng)作的相關(guān)原理，學(xué)會(huì)自我評(píng)價(jià)的方法。2．技能目標(biāo)：使80％以上的學(xué)生在保護(hù)與幫助下能完成肩肘倒立動(dòng)作，有20%左右的學(xué)生能獨(dú)立完成肩肘倒立，發(fā)揮學(xué)生的積極性、想象力和合作精神。3．情感目標(biāo)：通過(guò)學(xué)習(xí),增強(qiáng)個(gè)人的自尊和自信，培養(yǎng)學(xué)生互幫互學(xué)、一絲不茍的優(yōu)良品質(zhì)，體驗(yàn)取得成功的欣慰感。六．教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：壓臂舉臀，夾肘撐腰。難點(diǎn)：立腰展髖，維持平衡。七．教法與學(xué)法教法：目標(biāo)教學(xué)法、講解示范教學(xué)法、游戲教學(xué)法等。學(xué)法：自主學(xué)習(xí)法、合作學(xué)習(xí)法、探究式學(xué)習(xí)法、延伸性學(xué)習(xí)法等。八．教學(xué)流程1．激趣導(dǎo)入，愉悅身心：通過(guò)課堂常規(guī)練習(xí)，宣布本課學(xué)習(xí)任務(wù)和要求，使學(xué)生較好地遵守課堂常規(guī)，明確課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師通過(guò)親切的語(yǔ)言，進(jìn)行課的導(dǎo)入和展開(kāi)隊(duì)列，便于課的自然和流暢性，創(chuàng)設(shè)一個(gè)和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境。結(jié)合本節(jié)課主教材和女生的心理生理特點(diǎn)，教師課前通過(guò)百度搜索://dawendou/s?wd=%B1%A8%CA%FD%B3%C9%CD%C5%D3%CE%CF%B7&pn=0。安排了“報(bào)數(shù)成團(tuán)〞的游戲，學(xué)生在繞體操折疊墊圍成的圈中慢跑時(shí)，聽(tīng)教師口令后迅速坐在墊上成相應(yīng)的人數(shù)，目的就是為了激發(fā)學(xué)生體育學(xué)習(xí)的興趣，盡快進(jìn)入角色。2．增進(jìn)合作，掌握技能：專(zhuān)項(xiàng)熱身活動(dòng)。學(xué)生一人坐在一個(gè)墊上進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的熱身活動(dòng)操，學(xué)生跟著教師練習(xí)，讓學(xué)生為接下去的學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。復(fù)習(xí)前滾翻。通過(guò)教師的簡(jiǎn)煉的語(yǔ)言和口令展開(kāi)，學(xué)生按照相應(yīng)的要求進(jìn)行前滾翻動(dòng)作練習(xí)，最后成前滾翻直角坐。學(xué)習(xí)肩肘倒立－前滾成蹲立。在課前教師參考百度搜索的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)://dawendou/s?cl=3&wd=%BC%E7%D6%E2%B5%B9%C1%A2%2D%C7%B0%B9%F6%B3%C9%B6%D7%C1%A2。通過(guò)教師的講解和示范、巡視指導(dǎo)、個(gè)別與集體糾錯(cuò)相結(jié)合，通過(guò)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、兩人小組合作學(xué)習(xí)、兩人小組共同探究、相互幫肋與保護(hù)，讓學(xué)生在討論交流、合作互動(dòng)、展示及師生共同評(píng)價(jià)中，展開(kāi)教與學(xué)活動(dòng)。充分運(yùn)用各種教學(xué)方式使學(xué)生在學(xué)習(xí)中由易到難，由淺到深，充分展現(xiàn)了學(xué)生的姿態(tài)美。從墊上的輔助練習(xí)－后翻腳尖觸地、雙手撐腰練習(xí)、雙腳觸高物練習(xí)開(kāi)始過(guò)度到肩肘倒立，最后再肩肘倒立－前滾成蹲立完成一系列的動(dòng)作。并嘗試前滾翻直角坐－肩肘倒立－前滾成蹲立的組合練習(xí)。整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程循序漸進(jìn)，便于學(xué)生掌握。為了給學(xué)生提供一個(gè)展示成果的平臺(tái)，在學(xué)習(xí)中安排了從不同方位展示動(dòng)作，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)成功與快樂(lè)，陶冶情操。身體素質(zhì)游戲。在快速跑移物接力游戲中，把學(xué)生分成人數(shù)相同的四組均勻站在折疊墊圍成的圈上，并設(shè)定為A點(diǎn)，圓心為B點(diǎn)，學(xué)生從A點(diǎn)快速跑到B點(diǎn)，將B點(diǎn)的障礙物放到C點(diǎn)再快速跑回A點(diǎn)，本組的下一位學(xué)生將C點(diǎn)的障礙物放回B點(diǎn)再快速跑回A點(diǎn)。每組的學(xué)生依次進(jìn)行，最快者為勝。其目的是開(kāi)展學(xué)生的奔跑能力，提高靈敏、反響和力量素質(zhì)。通過(guò)接力賽，在拼搏與競(jìng)爭(zhēng)中促進(jìn)學(xué)生積極向上、團(tuán)結(jié)合作、頑強(qiáng)進(jìn)取的優(yōu)秀品質(zhì)的形成。3．陶冶情操，恢復(fù)身心：本次課放松身心的安排是在輕音樂(lè)的伴奏下先按教師的提示語(yǔ)進(jìn)行各種呼吸的調(diào)整練習(xí)和控制呼吸節(jié)奏的練習(xí)，然后隨著教師輕柔的語(yǔ)言緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)和拉伸頭部、手臂等身體部位的肌肉，到自己的最大限度后保持幾秒鐘，使學(xué)生在一動(dòng)一靜間學(xué)會(huì)如何集中、放松，平衡自己的情緒，最終使整個(gè)機(jī)體活動(dòng)水平降低，到達(dá)心理上的松弛，從而使機(jī)體保持內(nèi)環(huán)境平衡與穩(wěn)定。教師也是在課前參考了各種的相關(guān)的百度視頻://video.baidu/v?ct=301989888&rn=20&pn=0&db=0&s=25&word=%E8%A4%D9%A4%B7%C5%CB%C9。最后教師總結(jié)并提出要求布置作業(yè)。九．運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與目標(biāo)通過(guò)本次課學(xué)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生能初步掌握肩肘倒立—前滾成蹲立完整動(dòng)作，肩肘倒立時(shí)初步能做到撐腰夾肘、舉腿展髖動(dòng)作。通過(guò)快速跑移物接力練習(xí)，開(kāi)展學(xué)生的奔跑能力，提高靈敏、反響和力量素質(zhì)。本次課學(xué)生的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度最高心率為160次/分左右，平均心率120-130次/分左右，練習(xí)密度為40%-50%左右。十．場(chǎng)地與器材場(chǎng)地：籃球場(chǎng)一塊。器材：折疊式小體操墊20只，小障礙物4只，錄音機(jī)1臺(tái)。教學(xué)反思為了更好地貫徹《中等職業(yè)學(xué)校體育與健康教學(xué)指導(dǎo)綱要》，以“健康第一〞和培養(yǎng)學(xué)生終身體育意識(shí)與能力的指導(dǎo)思想，這節(jié)課無(wú)論從教學(xué)組織形式，還是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施過(guò)程，我都試圖表達(dá)以學(xué)生的開(kāi)展為本，注重學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。1．思得：肩肘倒立-前滾成蹲立是職業(yè)高中一年級(jí)女生技巧課的主要內(nèi)容之一，本節(jié)課根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，在課前運(yùn)用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)百度搜索了各種相關(guān)的資料為上課打下的堅(jiān)實(shí)的根底。整節(jié)課圍繞小墊子設(shè)計(jì)了一系列新穎的練習(xí)和游戲，使較多的同學(xué)都能積極的進(jìn)行學(xué)練，讓學(xué)生在自主學(xué)練中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。通過(guò)改變教學(xué)策略、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，組織一系列相關(guān)的輔助練習(xí)和講授保護(hù)和幫助的方法，來(lái)幫助學(xué)生掌握肩肘倒立-前滾成蹲立的動(dòng)作，從而提高肩肘倒立-前滾成蹲立的能力。由于肩肘倒立-前滾成蹲立的動(dòng)作有一定的難度，對(duì)學(xué)生具有挑戰(zhàn)性。在學(xué)習(xí)過(guò)程中素質(zhì)較好的學(xué)生能較快掌握動(dòng)作要領(lǐng)，在動(dòng)作完成后，她們覺(jué)得再反復(fù)練習(xí)就是浪費(fèi)時(shí)間，很想自由活動(dòng)。而根底較差的學(xué)生又覺(jué)得動(dòng)作太難，產(chǎn)生了不想學(xué)的念頭，存在著較大的差異性。針對(duì)這個(gè)情況，我臨時(shí)改變教學(xué)策略將優(yōu)秀的學(xué)生分到各小組當(dāng)組長(zhǎng)，運(yùn)用所學(xué)到的保護(hù)幫助的方法以增強(qiáng)素質(zhì)較差學(xué)生的練習(xí)信心。其他學(xué)生在組長(zhǎng)們的帶著下，學(xué)習(xí)的積極性明顯提高了。我在巡視的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，組長(zhǎng)們都能很耐心的給同組同學(xué)講解動(dòng)作要領(lǐng)，還不厭其煩地進(jìn)行示范，并做好保護(hù)幫助工作，并且鼓勵(lì)同學(xué)不要緊張以增強(qiáng)自信心，最后還布置了作業(yè)，要求每位學(xué)生課后利用本專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，百度搜索本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)動(dòng)作的概念。整堂課下來(lái)，學(xué)生們普遍感到自己不僅學(xué)到了一項(xiàng)有趣的技巧動(dòng)作，而且覺(jué)得原來(lái)與同學(xué)之間的交流并不是這么困難的事，互相幫助，鼓勵(lì)對(duì)方獲得成功原來(lái)是一件這么快樂(lè)的事。2．思失：盡管在教學(xué)預(yù)設(shè)的過(guò)程中對(duì)于學(xué)生可能出現(xiàn)的問(wèn)題考慮得比擬細(xì)致，可是在具體的實(shí)施過(guò)程中還是有不盡人意的地方。由于高一年級(jí)財(cái)會(huì)1班的女生身體素質(zhì)和體育綜合素質(zhì)較弱，在練習(xí)中完成動(dòng)作還是略顯困難，學(xué)生的夾肘、立腰、展髖動(dòng)作不到位，繃腳尖意識(shí)薄落，需要老師不斷的提醒。再加上女生稍有點(diǎn)困難或不舒服，就不能堅(jiān)持，所以在課中這些同學(xué)不能夠完成高要求的練習(xí)內(nèi)容。針對(duì)此問(wèn)題，我也一直在想著一個(gè)合理的、科學(xué)的解決方案，因?yàn)樵鰪?qiáng)學(xué)生的體質(zhì)，使他們健康是我們每一個(gè)體育教師的根本責(zé)任和義務(wù)。3．思改：整堂課下來(lái)給了我很多的啟示：在教學(xué)過(guò)程中，必須以學(xué)生的開(kāi)展為中心，關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異和不同需求。教師在組織教學(xué)中要盡量采用使學(xué)生能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈興趣和新鮮感的組織形式，以增強(qiáng)學(xué)生的吸引力，激發(fā)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)興趣。課堂中必須注重學(xué)生學(xué)習(xí)和鍛煉過(guò)程中積極的情感體驗(yàn)，力求做到精講多練，語(yǔ)言生動(dòng)，并不斷改變練習(xí)方式。同時(shí)為學(xué)生提供廣闊的空間，讓學(xué)生在愉悅和諧的氣氛中學(xué)習(xí)，到達(dá)教與學(xué)的和諧統(tǒng)一。第2篇：肩肘倒立教學(xué)設(shè)計(jì)技巧：《肩肘倒立》教學(xué)教案授課人：周建波授課時(shí)間：2022-12-20一、教材分析技巧教材是初中體育與健康課程的重要內(nèi)容之一，包括各種滾翻、倒立、平衡、蹦跳等。其中，肩肘倒立動(dòng)作比擬簡(jiǎn)單，對(duì)場(chǎng)地器材要求不高，草地、沙地上等都可以進(jìn)行練習(xí)，鍛煉價(jià)值高，經(jīng)常練習(xí)，對(duì)開(kāi)展身體平衡定向能力、腰腹肌肉力量及靈敏、協(xié)調(diào)、柔韌等身體素質(zhì)有顯著作用，同時(shí)可培養(yǎng)學(xué)生的自信、堅(jiān)韌、不怕困難的優(yōu)秀品質(zhì)以及協(xié)調(diào)配合、助人為樂(lè)、建立和諧友善的人際關(guān)系都具有現(xiàn)實(shí)意義。二、教學(xué)目標(biāo)：1、開(kāi)展身體正確姿勢(shì)和時(shí)空感知、平衡定向能力。2、80-90%同學(xué)掌握肩肘倒立技術(shù)動(dòng)作。3、培養(yǎng)練習(xí)興趣，提高注意力、自控力、自信心和克服困難的精神。4、培養(yǎng)同學(xué)間團(tuán)結(jié)合作、互相幫助的品質(zhì)，提高平安意識(shí)以及社會(huì)適應(yīng)能力。三、教學(xué)策略1、動(dòng)作要領(lǐng)：由直角坐開(kāi)始，向后倒肩、舉腿、送髖，當(dāng)向后滾動(dòng)至小腿超過(guò)頭部時(shí)，向上舉腿、送髖、挺腰，同時(shí)兩手夾肘撐腰后側(cè)，成肩、肘支撐的倒立姿勢(shì)。2、動(dòng)作要求：舒展、協(xié)調(diào)、連貫，剛健優(yōu)美，配上音樂(lè)伴奏，能給人以美的享受和體驗(yàn)。3、教法指導(dǎo)：主要采用直觀(guān)示范法和合作學(xué)習(xí)法等。發(fā)揮學(xué)生的主體作用，注意選擇和培養(yǎng)學(xué)生骨干，發(fā)揮他們的作用。4、保護(hù)與幫助：周密組織和指導(dǎo)，加強(qiáng)同伴互助，站位合理，幫助及時(shí)，手法正確，助力適當(dāng)，高度負(fù)責(zé)。防止出現(xiàn)失控而造成運(yùn)動(dòng)傷害。5、器材準(zhǔn)備：小墊子20塊6、練習(xí)口訣：后倒舉腿腳繃直，升髖立腰手撐實(shí)。雙臂夾肘緊壓墊，肩肘倒立見(jiàn)美姿四、教學(xué)重點(diǎn)：舉腿升髖，支撐穩(wěn)。難點(diǎn)：升髖立腰，動(dòng)作連貫，姿勢(shì)優(yōu)美。五、教學(xué)過(guò)程：〔一〕教學(xué)常規(guī)2’1、整隊(duì)，宣布上課，師生問(wèn)好。2、導(dǎo)入課題，師生互動(dòng)。提出教學(xué)要求。3、安排見(jiàn)習(xí)生?！捕郴顒?dòng)熱身10’1、慢跑：〔八卦陣形跑〕2、游戲：〔圍圓慢跑，聽(tīng)老師報(bào)數(shù)作相應(yīng)動(dòng)作：1——左手摸地，2——右手摸地，3——反〕3、徒手操：肢體的抻拉練習(xí)〔三〕肩肘倒立學(xué)練活動(dòng)18’1、分組，分發(fā)技術(shù)分解圖片，學(xué)生初步感知2、教師示范，講解動(dòng)作要領(lǐng)。由直角坐開(kāi)始，向后倒肩、舉腿、送髖，當(dāng)向后滾動(dòng)至小腿超過(guò)頭部時(shí)，向上舉腿、送髖、挺腰，同時(shí)兩手夾肘撐腰后側(cè)，成肩、肘支撐的倒立姿勢(shì)。3、誘導(dǎo)性輔助練習(xí)活動(dòng)：〔1〕舉腿練習(xí)〔舉腿觸標(biāo)準(zhǔn)物〕〔2〕展髖立腰練習(xí)4、講解同伴互助練習(xí)方法：站位合理，幫助及時(shí)，手法正確，助力適當(dāng)。5、分組，互助式學(xué)練。教師巡視指導(dǎo)。6、探究學(xué)習(xí)活動(dòng)〔教師有意做問(wèn)題動(dòng)作——立不住、立不穩(wěn)，讓學(xué)生找出原因：腰腹力量問(wèn)題或是沒(méi)有夾肘，形成用力支撐〕7、分組和集體展示。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)〔學(xué)生形成性評(píng)價(jià)，教師終結(jié)性評(píng)價(jià)〕〔四〕瑜迦練習(xí)10’要求心情放松，呼吸輕松自然1、星式2、樹(shù)式3、三角式4、鷹式〔五〕瑜迦收心靜氣3’〔在墊子上練習(xí)，注意瑜迦腹式呼吸方法〕〔六〕教學(xué)評(píng)價(jià)，布置課外練習(xí)，宣布下課，收管器材教學(xué)預(yù)測(cè)：參與度較好，平均心率120次左右/s，練習(xí)密度約50-60%教學(xué)反思：七年級(jí)學(xué)生個(gè)性差異較大，個(gè)人練習(xí)的密度和次數(shù)有較大差異。尤其是局部女生同學(xué)，嫌臟怕累，練習(xí)積極性不高，動(dòng)作生硬，但是大多數(shù)同學(xué)還是練習(xí)興趣很濃的，表達(dá)出了良好的運(yùn)動(dòng)能力和自我展示能力。在互助練習(xí)時(shí)，個(gè)別組同學(xué)的幫助不及時(shí)不到位，“頂〞“拉〞不協(xié)調(diào)。通過(guò)學(xué)練活動(dòng)，根本表達(dá)出七年級(jí)學(xué)生在逐漸學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)競(jìng)爭(zhēng)，學(xué)會(huì)欣賞等優(yōu)秀品質(zhì)。肩肘倒立動(dòng)作分析保護(hù)和幫助練習(xí)口訣：后倒舉腿腳繃直，送髖立腰手撐實(shí)。雙臂夾肘緊壓墊，肩肘倒立見(jiàn)美姿。幫助方法：站位合理,幫助及時(shí),手法正確,助力適當(dāng),高度負(fù)責(zé)第3篇：肩肘倒立教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1、運(yùn)動(dòng)參與：通過(guò)自學(xué)、互學(xué)、評(píng)價(jià)激發(fā)學(xué)生自覺(jué)參加體育與健康課的學(xué)習(xí)欲望。2、運(yùn)動(dòng)技能：85%以上的同學(xué)能理解肩肘倒立，70%的學(xué)生能自己做好動(dòng)作。3、身體健康：開(kāi)展學(xué)生的柔韌性和全身的協(xié)調(diào)性。4、心理健康：設(shè)置多層次教學(xué)目標(biāo)，面向全體學(xué)生，使每個(gè)學(xué)生體會(huì)成功，，增強(qiáng)個(gè)人的自尊和自信。5、社會(huì)適應(yīng)：在小組學(xué)習(xí)中，學(xué)會(huì)合作，開(kāi)展社會(huì)交往能力，能開(kāi)展互學(xué)、互評(píng)。二、學(xué)情分析這個(gè)年齡段的學(xué)生主要特點(diǎn)是有一定的好勝心，興趣廣泛，樂(lè)于接受挑戰(zhàn)，尤其是男生對(duì)公眾人物有一定的崇拜和向往，愛(ài)表現(xiàn)自我，同時(shí)還存在著任性和依賴(lài)性。因此在教學(xué)過(guò)程中不時(shí)要用引導(dǎo)和鼓勵(lì)的語(yǔ)言來(lái)調(diào)動(dòng)其積極性。三、重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：翻臂夾肘，展髖繃腳。難點(diǎn)：挺拔筆直。四、教學(xué)過(guò)程一〕、課堂常規(guī)1、成四列橫隊(duì)站立體育委員整隊(duì)，并檢查人數(shù)?2、向老師問(wèn)好，靜聽(tīng)教師活動(dòng)：1、指導(dǎo)觀(guān)察;2、向?qū)W生問(wèn)好，宣布本課內(nèi)容。二〕、準(zhǔn)備活動(dòng)1、一路縱隊(duì)慢跑，并在老師帶著下進(jìn)入練習(xí)區(qū)2、自由操教師活動(dòng)：1、領(lǐng)跑進(jìn)入練習(xí)區(qū)2、講解、示范、口令引導(dǎo)三〕、新授：肩肘倒立評(píng)論.1、傳球游戲方法：雙腳夾球，向后倒體，下一位用手接球后以同樣方式向后傳球，最后一位接球后轉(zhuǎn)身回傳要點(diǎn)：膝關(guān)節(jié)伸直，腳面繃直，雙手壓墊2、體前屈后倒墊上舉要點(diǎn)：膝關(guān)節(jié)伸直，雙腳并攏，腳面繃直，雙手壓墊3、壓墊伸髖，腳尖上頂(保護(hù)與幫助)要點(diǎn)：倒墊迅速，壓墊有力教師活動(dòng)：1、講解、示范并組織進(jìn)行游戲2、在游戲過(guò)程中提醒學(xué)生要點(diǎn)?3、講解、示范4、在練習(xí)過(guò)程中提醒學(xué)生要點(diǎn)?5、巡回指導(dǎo)、糾錯(cuò)4、保護(hù)與幫助方法：幫助者站在練習(xí)者身前；當(dāng)練習(xí)者上體后倒、收腹舉腿后，幫助者立即上墊，兩手握住練習(xí)者的踝關(guān)節(jié)上提，同時(shí)用膝關(guān)節(jié)頂其臀部，示意練習(xí)者收臀，繃腳尖向上用力保護(hù)幫助下做肩肘倒立。五、練習(xí)與展示一〕、肩肘倒立練習(xí)要點(diǎn)：上體后倒腿上舉，兩臂夾肘時(shí)緊壓墊，屈肘內(nèi)收手撐腰，伸髖挺腹腿蹬直二〕、展示與評(píng)價(jià)?練習(xí)保護(hù)幫助游戲活動(dòng)1.聽(tīng)取規(guī)那么、要求教師活動(dòng)：六、結(jié)束局部1、放松活動(dòng)2、課堂小結(jié)3、師生再見(jiàn)，收還器材教師活動(dòng)：1、組織、引導(dǎo)學(xué)生放松活動(dòng)2、講解考前須知3、總結(jié)評(píng)價(jià)4、組織整理器材5、師生再見(jiàn)第4篇：體育教學(xué)設(shè)計(jì)肩肘倒立體育教學(xué)設(shè)計(jì)肩肘倒立體育教學(xué)設(shè)計(jì)體育教學(xué)設(shè)計(jì)一、本課教材：肩肘倒立〔第二次課〕——水平三二、指導(dǎo)思想：根據(jù)體育健康標(biāo)準(zhǔn)的要求，本課在教學(xué)中堅(jiān)持“健康第一〞的體育教育思想，激發(fā)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)興趣，注重學(xué)生的主體性并關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異；培養(yǎng)學(xué)生的小組合作和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，以及自主探究的學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力；到達(dá)教與學(xué)的和諧統(tǒng)一。三、學(xué)情分析：1、教學(xué)對(duì)象：小學(xué)五年級(jí)男女生2、知識(shí)、技能根底：有一定的知識(shí)、技能根底，但在知識(shí)的理解、技術(shù)的掌握和學(xué)習(xí)的方法、興趣上存在著一定的差異。為此，在教學(xué)中關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異與不同需求，確保每一個(gè)學(xué)生受益。3、心理素質(zhì)、身體素質(zhì)特點(diǎn)：心理素質(zhì)處于思維的活潑期，思路比擬敏捷，樂(lè)于思考組織紀(jì)律性和自信心以及集體榮譽(yù)感較強(qiáng)。身體素質(zhì)處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，呈現(xiàn)出身體素質(zhì)開(kāi)展不均衡的特性。四、教學(xué)目標(biāo)：認(rèn)知目標(biāo)：1、使學(xué)生了解動(dòng)作概念以及完整動(dòng)作的相關(guān)原理，學(xué)會(huì)自我評(píng)價(jià)的方法。2、通過(guò)研究和想象用羽毛球、球網(wǎng)來(lái)創(chuàng)作編織“奧運(yùn)〞的意識(shí)。技能目標(biāo)：1、較好地掌握肩肘倒立動(dòng)作方法，能夠較穩(wěn)定、高質(zhì)量地完成動(dòng)作。2、發(fā)揮學(xué)生的積極性、想象力和合作精神，較好地完成游戲任務(wù)。情感目標(biāo)：主動(dòng)參與，積極創(chuàng)新，欣賞自我；增強(qiáng)個(gè)人的自尊和自信，培養(yǎng)學(xué)生互幫互學(xué)、一絲不茍的優(yōu)良品質(zhì)，體驗(yàn)取得成功的欣慰感。五、教材的重、難點(diǎn)：1、重點(diǎn)：壓臂舉臀，兩手撐腰。2、難點(diǎn)：伸髖立腰，連貫優(yōu)美。六、教學(xué)程序設(shè)計(jì)：1、開(kāi)始局部：除常規(guī)教學(xué)外，安排了隊(duì)列隊(duì)行——按所報(bào)數(shù)齊步走立定練習(xí)。2、準(zhǔn)備局部：安排了幾節(jié)徒手操，并模擬解放軍叔叔進(jìn)行行軍操練，通過(guò)多種障礙如沖過(guò)戰(zhàn)壕、投彈、跑過(guò)獨(dú)木橋、走過(guò)沼澤地、爬過(guò)鐵絲網(wǎng)、滾過(guò)草地、越過(guò)小山包、穿過(guò)樹(shù)林、跨過(guò)小河等對(duì)學(xué)生進(jìn)行磨練教育，學(xué)習(xí)解放軍叔叔訓(xùn)練的刻苦精神。同時(shí)，利用課件來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高自信心、克服困難、勇于進(jìn)取較好地完成這次行軍任務(wù)。3、主體局部：(1)、利用多媒體導(dǎo)入本課主教材——肩肘倒立，讓學(xué)生通過(guò)觀(guān)察、想象“雨后春筍〞的形狀和樣子，提出質(zhì)疑——你能不能用自己的身體將春筍正直、挺拔的特點(diǎn)展現(xiàn)出來(lái)，這時(shí)學(xué)生通過(guò)觀(guān)察、想象，展現(xiàn)出各種動(dòng)作。教師利用課件總結(jié)出幾種如直立、手倒立、頭手倒立、肩肘倒立等，導(dǎo)入課題肩肘倒立。(2)、教師通過(guò)課件集中講解肩肘倒立的動(dòng)作并示范，組織學(xué)生根據(jù)教師的講解示范進(jìn)行分解練習(xí)上體前倒手觸腳—后倒翻臀臂壓墊—屈肘內(nèi)收手插腰—伸髖挺腹腿蹬直。教師巡視給予指導(dǎo)糾正，找學(xué)生進(jìn)行示范并點(diǎn)評(píng)。組織學(xué)生進(jìn)行完整動(dòng)作的練習(xí)、展示。(3)、教師利用課件講解示范保護(hù)和幫助的方法，組織學(xué)生兩人一組進(jìn)行練習(xí)，教師巡視觀(guān)察指導(dǎo)，讓學(xué)生體驗(yàn)肩肘倒立的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作并進(jìn)行展示。(4)、游戲安排的是編織體育，利用羽毛球和球網(wǎng)進(jìn)行，先進(jìn)行簡(jiǎn)單的織和解，再編織稍有難度的并和北京奧運(yùn)會(huì)相關(guān)2022，先原地小組研究擺放的位置再進(jìn)行接力賽。4、結(jié)束局部：利用小墊子和身體擺放我們開(kāi)發(fā)區(qū)的英文縮寫(xiě)TEDA，先小組合作再進(jìn)行展示，要求全員參與、圖形有立體感。第5篇：倒立擺課程設(shè)計(jì)西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍摘要倒立擺系統(tǒng)作為一個(gè)具有絕對(duì)不穩(wěn)定、高階次、多變量、強(qiáng)禍合的典型的非線(xiàn)性系統(tǒng)，是檢驗(yàn)新的控制理論和方法的理想模型，所以本文選擇倒立擺系統(tǒng)作為研究對(duì)象具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。相對(duì)于其他研究倒立擺系統(tǒng)的控制方法，Backstepping方法最大的優(yōu)點(diǎn)是不必對(duì)’系統(tǒng)進(jìn)行線(xiàn)性化，可以直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遞推性的控制器設(shè)計(jì)，保存了被控對(duì)象中有用的非線(xiàn)性項(xiàng)，使得控制設(shè)計(jì)更接近實(shí)際情況，而且所設(shè)計(jì)的控制器具有很強(qiáng)的魯棒性。本文主要利用Backstepping方法設(shè)計(jì)了直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)控制器并基于MATLAB/Simulink對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了離線(xiàn)仿真。本文所作的主要工作或要到達(dá)的主要目的是:(一)建立直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并利用Backstepping方法設(shè)計(jì)了該倒立擺系統(tǒng)的控制器，然后對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真并與其他方法進(jìn)行了數(shù)值仿真分析比擬。與當(dāng)前的倒立擺研究成果相比，具有研究方法新穎、控制效果好的特點(diǎn)。(二)本文利用所設(shè)計(jì)的非線(xiàn)性控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了離線(xiàn)仿真分析，并與固高公司提供的算法進(jìn)行了仿真效果比擬。關(guān)鍵詞:倒立擺系統(tǒng)，Backstepping,MATLAB/Simulink，實(shí)時(shí)控制西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍目錄1.倒立擺系統(tǒng)的簡(jiǎn)介11.1倒立擺系統(tǒng)的研究背景11.2倒立擺系統(tǒng)的研究歷史、現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì)21.3倒立擺的主要控制方法42.一級(jí)倒立擺數(shù)學(xué)模型62.1一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的組成62.2一級(jí)倒立擺系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立73.系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)和閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)值仿真94.直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的Simulink模型和離線(xiàn)仿真124.1基于線(xiàn)性控制器對(duì)線(xiàn)性系統(tǒng)的離線(xiàn)仿真124.2基于線(xiàn)性控制器對(duì)非線(xiàn)性系統(tǒng)的離線(xiàn)仿真154.3基于非線(xiàn)性控制器對(duì)非線(xiàn)性系統(tǒng)的離線(xiàn)仿真165.模型的優(yōu)點(diǎn)186.結(jié)論和展望197.參考文獻(xiàn)20西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍?jiān)诳刂评碚摰难芯考捌鋺?yīng)用的開(kāi)展過(guò)程中，當(dāng)一種新的理論產(chǎn)生，它的正確性及實(shí)際應(yīng)用中的可行性都需要一個(gè)按其理論設(shè)計(jì)的控制器去控制一個(gè)典型對(duì)象來(lái)驗(yàn)證，而倒立擺就是這樣一個(gè)被控制對(duì)象。倒立擺是一個(gè)多變量、快速、非線(xiàn)性、強(qiáng)藕合、不穩(wěn)定的系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)它引入一個(gè)適當(dāng)?shù)目刂品椒ㄊ怪蔀橐粋€(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)，來(lái)檢驗(yàn)控制方法對(duì)不穩(wěn)定性、非線(xiàn)性和快速性系統(tǒng)的處理能力，而且在倒立擺的控制過(guò)程中，它能有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動(dòng)性以及跟蹤性能等許多自動(dòng)控制領(lǐng)域中的關(guān)鍵問(wèn)題。因此受到世界各國(guó)許多科學(xué)家的重視，從而用不同的控制方法控制不同類(lèi)型的倒立擺，成為最具有挑戰(zhàn)性的課題之一。對(duì)倒立擺系統(tǒng)的研究不僅僅在其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、原理清晰、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，而且作為典型的多變量系統(tǒng)，可采用實(shí)驗(yàn)來(lái)研究控制理論中許多方面的問(wèn)題。諸如模型的建立、狀態(tài)反響、觀(guān)測(cè)器理論、快速控制理論以及濾波理論等都可以用于這類(lèi)系統(tǒng)。因此，倒立擺實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)現(xiàn)代控制理論的教學(xué)來(lái)說(shuō)，自然成為一個(gè)相當(dāng)理想的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，而且也可以作為?shù)控技術(shù)應(yīng)用的典型的對(duì)象;另一方面對(duì)系統(tǒng)的研究也比擬有實(shí)用價(jià)值，從日常生活中所見(jiàn)到的任何重心在上、支點(diǎn)在下的控制問(wèn)題，到空間飛行器和各類(lèi)伺服云臺(tái)的穩(wěn)定，都和倒立擺的控制有很大的相似性，故對(duì)其的穩(wěn)定控制在實(shí)際中有很多應(yīng)用，如海上鉆井平臺(tái)的穩(wěn)定控制、衛(wèi)星發(fā)射架的穩(wěn)定控制、火箭姿態(tài)控制、飛機(jī)平安著陸、機(jī)器人雙足行走機(jī)構(gòu)、化工過(guò)程控制等都屬這類(lèi)問(wèn)題。因此對(duì)倒立擺機(jī)理的研究具有重要的理論和實(shí)際意義，成為控制理論中經(jīng)久不衰的研究課題。除此之外，由于倒立擺系統(tǒng)的高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合等特性，許多現(xiàn)代控制理論的研究人員一直將它們視為研究對(duì)象，用它們來(lái)描述線(xiàn)性控制領(lǐng)域中不穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)定性和非線(xiàn)性控制領(lǐng)域中的變結(jié)構(gòu)控制、無(wú)源性控制、自由行走、非線(xiàn)性觀(guān)測(cè)器、摩擦補(bǔ)償、非線(xiàn)性模型降階等控制思想，并且不斷從中開(kāi)掘出新的控制理論和控制方法，相關(guān)的成果在航空航天和機(jī)器人學(xué)方面獲得了廣闊的應(yīng)用?？梢?jiàn)，對(duì)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行研究既具有意義深遠(yuǎn)的理論價(jià)值，又具有重要的工程背景和實(shí)際意義。倒立擺系統(tǒng)有著很強(qiáng)的工程背景，主要表達(dá)在:(l)機(jī)器人的站立與行走類(lèi)似于雙倒立擺系統(tǒng)，盡管第一臺(tái)機(jī)器人在美國(guó)問(wèn)世至今已有三十年的歷史，機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)—機(jī)器人的行走控制至今仍未能很好解決。(2)在火箭等飛行器的飛行過(guò)程中為了保持其正確的姿態(tài)要不斷進(jìn)行實(shí)時(shí)控1西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍制。(3)通信衛(wèi)星在預(yù)先計(jì)算好的軌道和確定的位置上運(yùn)行的同時(shí)要保持其穩(wěn)定的姿態(tài)使衛(wèi)星天線(xiàn)一直指向地球使它的太陽(yáng)能電池板一直指向太陽(yáng)。(4)偵察衛(wèi)星中攝像機(jī)的輕微抖動(dòng)會(huì)對(duì)攝像的圖像質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，為了提高攝像的質(zhì)量必須能自動(dòng)地保持伺服云臺(tái)的穩(wěn)定消除震動(dòng)。(5)為防一止單級(jí)火箭在拐彎時(shí)斷裂而誕生的柔性火箭(多級(jí)火箭)其飛行姿態(tài)的控制也可以用多級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行研究。由于控制理論的廣泛應(yīng)用，由此系統(tǒng)研究產(chǎn)生的方法和技術(shù)將在半導(dǎo)體及精密儀器加工、機(jī)器人控制技術(shù)、人工智能、導(dǎo)彈攔截控制系統(tǒng)、航空對(duì)接控制技術(shù)、火箭發(fā)射中的垂直度控制、雙足機(jī)器人火箭飛行控制、伺服云臺(tái)穩(wěn)定、衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制和一般工業(yè)應(yīng)用等方面具有廣闊的利用開(kāi)發(fā)前景。因此對(duì)倒立擺控制機(jī)理的研究具有重要的理論和實(shí)踐意義。倒立擺系統(tǒng)大概可以歸納為如下幾類(lèi):平行式倒立擺、平面擺、柔性擺、懸掛式倒立擺和球平衡式倒擺系統(tǒng)。倒立擺的級(jí)數(shù)可以是一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)乃至多級(jí)，倒立擺的運(yùn)動(dòng)軌道既可以是水平的，也可以是傾斜的。1.2倒立擺系統(tǒng)的研究歷史、現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì)自從20世紀(jì)50年代倒立擺系統(tǒng)成為控制實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)典工具以來(lái)，關(guān)于倒立擺控制的論述可以分為2個(gè)主要的方面:1)理論方面:依靠計(jì)算機(jī)仿真對(duì)控制方法的可行性進(jìn)行驗(yàn)證;2)實(shí)驗(yàn)方面:調(diào)查引起計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果和實(shí)時(shí)控制之間性能差異的物理不確定性。在理論方面，1986年，Chung和Litt對(duì)單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)行了辨識(shí)，并分別設(shè)計(jì)了自適應(yīng)自整定反響控制器和PD反響控制器來(lái)保持倒立擺在垂直向上方向的穩(wěn)定。1989年，Anderson和Grantham，運(yùn)用函數(shù)最小化和Lyapunov穩(wěn)定方法成功產(chǎn)生了一個(gè)優(yōu)化反響控制器。1992年，Renders和Soudak通過(guò)相平面分析，得到了一個(gè)線(xiàn)性控制器。1995年，任章等應(yīng)用振蕩控制理論，通過(guò)在倒立擺支撐點(diǎn)的垂直方向上參加一個(gè)零均值的高頻振蕩信號(hào)，改善了倒立擺系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性。1998年，蔣國(guó)飛等將Q學(xué)習(xí)算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)未離散化的倒立擺的無(wú)模型學(xué)習(xí)控制。2001年，單波等利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制算法對(duì)倒立擺的控制進(jìn)行了仿真。在兩級(jí)倒立擺方面，Sabba(1983)把系統(tǒng)穩(wěn)定尺度作為一個(gè)無(wú)限維不等式，從而防止了方法。1996年，翁正新等利用帶觀(guān)測(cè)器的H狀態(tài)反響控制器對(duì)二級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行了仿真控制。1997年，翁正新等利用同樣的方法對(duì)傾斜導(dǎo)軌上的二級(jí)倒立擺進(jìn)行了仿真控制。Sinha和Joseph2000年，劉妹琴等用進(jìn)化RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制二級(jí)倒立擺。1994年，2西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍利用LyapunovFloquet變換得到了三級(jí)倒立擺系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型(有3個(gè)控制輸入)。2001年，李洪興領(lǐng)導(dǎo)的模糊系統(tǒng)和模糊信息研究中心利用變論域自適應(yīng)模糊控制的思想在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了四軸倒立擺的仿真;同年，肖軍等提出一種基于三維模糊組合變量的控制方法，仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。在數(shù)學(xué)模型方面，Larcombe(1991,1992)得到了在二維坐標(biāo)中的簡(jiǎn)單多級(jí)倒立擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。1992年，Larcombe和Torsneyt2發(fā)現(xiàn)了簡(jiǎn)單多級(jí)倒立擺系統(tǒng)平衡狀態(tài)的辨識(shí)方程。隨后，Larcombe(1993)把符號(hào)算法應(yīng)用于二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)線(xiàn)性化動(dòng)態(tài)方程，并且計(jì)算了系統(tǒng)的特征方程和開(kāi)環(huán)極點(diǎn)。2001年，史曉霞等建立了二級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型，同年，張葛祥等建立了三級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型，并分析了系統(tǒng)的可控制性和可觀(guān)測(cè)性，給出了智能控制算法的思路。在實(shí)驗(yàn)方面，單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)最早出現(xiàn)在Roberge(1960)的論文中。1963年，Higdon和Cannon提出了平行倒立擺的問(wèn)題。Koenigsberg和Fredrick(1970)那么使用了基于觀(guān)測(cè)器的輸出反響控制器和狀態(tài)反響調(diào)節(jié)器。Mori等((1976)設(shè)計(jì)了一個(gè)組合控制器，既可以擺起倒立擺，還可以維持它在垂直向上方向上的平衡。1992年，Simth和Blackburn利用高頻垂直振蕩獲得穩(wěn)定的倒置狀態(tài)，同年，Ostertag和CarvalhoOstertag開(kāi)發(fā)了一個(gè)帶摩擦力補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)定模糊控制器。Wei等(1995)利用bangbang非線(xiàn)性控制器擺起了倒立擺并穩(wěn)定在垂直向上方向。1996年，張乃堯等實(shí)現(xiàn)了倒立擺的雙閉環(huán)模糊控制。1998年，王佳斌用網(wǎng)絡(luò)控制倒立擺。對(duì)于二級(jí)倒立擺，Loscuttof(1972)認(rèn)為只有全階觀(guān)測(cè)器才能實(shí)現(xiàn)它的穩(wěn)定;但Furuta等((1975)證明了這種結(jié)論的錯(cuò)誤性，并在1978年利用一個(gè)線(xiàn)性函數(shù)觀(guān)測(cè)器穩(wěn)定了同一系統(tǒng)。1980年，F(xiàn)uruta等控制了傾斜導(dǎo)軌上的同一系統(tǒng)，并能保持小車(chē)的正確定位。Zuren等在1984年運(yùn)用局部狀態(tài)和線(xiàn)性函數(shù)觀(guān)測(cè)器結(jié)構(gòu)，在模擬計(jì)算機(jī)上應(yīng)用了同一算法，1987年他DerLinden和們使用離散二次性能指標(biāo)修改T這一控制器。1993年，VanLambrechts在運(yùn)用戈理論設(shè)計(jì)倒立擺的控制器時(shí)考慮了干摩擦。Yamakita等(1993)運(yùn)用學(xué)習(xí)控制方法成功擺起了二級(jí)倒立擺系統(tǒng)，而且在1994年他們運(yùn)用這相同的控制方法使倒立擺在4種平衡狀態(tài)中互相切換。1995年，程福雁等利用參變量模糊控制對(duì)二級(jí)倒立擺進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，取得了較好的效果。1999年，李巖等運(yùn)用基于PD控制的專(zhuān)家智能控制并實(shí)現(xiàn)了二級(jí)倒立擺的穩(wěn)定控制。2000年，林紅等利用最優(yōu)反響調(diào)節(jié)器使其在倒立位置保持平衡，并在鋸齒波信號(hào)的作用下有規(guī)律地移動(dòng)，直至無(wú)限遠(yuǎn)處。在三級(jí)倒立擺方面，F(xiàn)uruta(1984)和Meier等(1990)分別利用帶函數(shù)觀(guān)測(cè)器和降階觀(guān)測(cè)器的LQR方法設(shè)計(jì)了反響控制器。1999年，李德毅利用云控制方法有效地實(shí)現(xiàn)了單電機(jī)控制的一、二、三級(jí)倒立擺的多種不同動(dòng)平衡姿態(tài)，并給出了詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果;同年，張飛舟等采用相平面3西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍分析法并結(jié)合人的控制經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了一、二、三級(jí)倒立擺的擬人智能控制。2000年，楊亞煒等利用擬人智能控制成功實(shí)現(xiàn)了在傾斜導(dǎo)軌上三級(jí)倒立擺的穩(wěn)定，并可以控制三級(jí)倒立擺沿水平或傾斜導(dǎo)軌自由行走。多年來(lái)，人們對(duì)倒立擺的研究越來(lái)越感興趣，倒立擺的種類(lèi)也由簡(jiǎn)單的單級(jí)倒立擺開(kāi)展為多種形式的倒置系統(tǒng)。目前研究的大局部均為二維空間即平面內(nèi)擺動(dòng)的擺，另外近年來(lái)還出現(xiàn)了球擺、柔性擺、傾斜軌道式倒立擺、旋轉(zhuǎn)式倒立擺等。經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)展，對(duì)倒立擺這樣的一個(gè)典型被控對(duì)象的研究，無(wú)論在理論上和方法上都在不斷的更新。各種控制理論和方法都可以通過(guò)倒立擺控制系統(tǒng)得以充分實(shí)踐并且可以促成相互間的有機(jī)結(jié)合。目前倒立擺的控制方法主要可分為以下幾類(lèi):(I)線(xiàn)性理論控制方法將倒立擺系統(tǒng)的非線(xiàn)性模型進(jìn)行近似線(xiàn)性化處理，獲得系統(tǒng)在平衡點(diǎn)附近的線(xiàn)性化模型;然后，再利用各種線(xiàn)性系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)方法得到期望的控制器PID,控制狀態(tài)反響控制、LQR控制算法，這類(lèi)方法對(duì)一二級(jí)的倒立擺(線(xiàn)性化后誤差較小模型較簡(jiǎn)單)控制時(shí)可以得到較好的控制效果，但對(duì)于像非線(xiàn)性較強(qiáng)模型較復(fù)雜的多變量系統(tǒng)(三四級(jí)以及多級(jí)倒立擺)，線(xiàn)性系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的局限性就十清楚顯，這就要求采用更有效的方法來(lái)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。(2)變結(jié)構(gòu)控制和自適應(yīng)控制方法變結(jié)構(gòu)控制是一種非連續(xù)控制，可將控制對(duì)象從任意位置控制到滑動(dòng)曲面上仍然保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性，但是系統(tǒng)存在顫抖。變結(jié)構(gòu)控制和自適應(yīng)控制在理論上有較好的控制效果，但由于控制方法復(fù)雜，本錢(qián)也高，不易在快速變化的系統(tǒng)上實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。(3)智能控制方法在倒立擺系統(tǒng)中用到的智能控制方法主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、擬人智能控制、仿人智能控制和云模型控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制一一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠任意充分地逼近復(fù)雜的非線(xiàn)性關(guān)系，能夠?qū)W4西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍習(xí)與適應(yīng)嚴(yán)重不確定性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，所有定量或定性的信息都等勢(shì)分布貯存于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各種神經(jīng)元，故有很強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)性，但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法存在的主要問(wèn)題是缺乏一種專(zhuān)門(mén)適合于控制問(wèn)題的動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而且多層網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)隱層神經(jīng)元的數(shù)量激發(fā)函數(shù)類(lèi)型的選擇缺乏指導(dǎo)性原那么等。模糊控制一一經(jīng)典的模糊控制器利用模糊集合理論，將專(zhuān)家知識(shí)或操作人員經(jīng)驗(yàn)形成的語(yǔ)言規(guī)那么直接轉(zhuǎn)化為自動(dòng)控制策略(通常是專(zhuān)家模糊規(guī)那么查詢(xún)標(biāo))，其設(shè)計(jì)不依靠對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型而是利用其語(yǔ)言知識(shí)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和修正控制算法，常規(guī)的模糊控制器的設(shè)計(jì)方法有很大的局限性，首先難以建立一組比擬完善的多維模糊控制規(guī)那么，即使能湊成這樣一組不完整的粗糙的模糊控制規(guī)那么其控制效果也是難以保證的，但是模糊控制結(jié)合其他控制方法就可能產(chǎn)生比擬理想的效果，例如北京師范大學(xué)己經(jīng)采用模糊自適應(yīng)控制理論成功的研制了三級(jí)倒立擺裝置并對(duì)四級(jí)倒立擺系統(tǒng)做了仿真結(jié)果，接著還成功研制了四級(jí)倒立擺裝置且穩(wěn)定效果良好。但是基于這些模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制理論所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)往往需要龐大的知識(shí)庫(kù)和相應(yīng)的推理機(jī)，不利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，這又阻礙了智能控制理論的開(kāi)展。擬人智能控制一一它的核心是“廣義歸約〞和“擬人歸約〞是人工智能中的一種問(wèn)題求解方法，這種方法是將等求解的復(fù)雜問(wèn)題分解成復(fù)雜程度較低的假設(shè)干問(wèn)題集合，再將這些集合分解成更簡(jiǎn)單的集合，依此類(lèi)推最終得到一個(gè)本原問(wèn)題集合，即可以直接求解的問(wèn)題。另一核心概念是擬人其含義是在控制規(guī)律形成過(guò)程中直接利用人的控制經(jīng)驗(yàn)直覺(jué)以及推理分析。仿人智能控制一一它的根本思想是通過(guò)對(duì)人運(yùn)動(dòng)控制的宏觀(guān)結(jié)構(gòu)和手動(dòng)控制行為的綜合模仿，把人在控制中的動(dòng)覺(jué)智能模型化，提出了仿人智能控制方法研究結(jié)果說(shuō)明仿人智能控制方法解決復(fù)雜強(qiáng)非線(xiàn)性系統(tǒng)的控制具有很強(qiáng)的實(shí)用性。云模型控制一一利用云模型實(shí)現(xiàn)對(duì)倒立擺的控制，用云模型構(gòu)成語(yǔ)言值，用語(yǔ)言值構(gòu)成規(guī)那么，形成一種定性的推理機(jī)制，這種擬人控制不要求給出被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，僅僅依據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)、感受和邏輯判斷，將人用自然語(yǔ)言表達(dá)的控制經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)語(yǔ)盲一原子和云模型轉(zhuǎn)換到語(yǔ)言控制規(guī)那么器中，就能解決非線(xiàn)性問(wèn)題和不確定性問(wèn)題。(4)魯棒控制方法雖然目前對(duì)倒立擺系統(tǒng)的控制策略有如此之多，而且有許多控制策略都對(duì)倒立擺進(jìn)行了穩(wěn)定控制，但大多數(shù)都沒(méi)考慮倒立擺系統(tǒng)本身的大量不確定因素和外界干擾。西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍(5)Backstepping方法PV及其它是一種新的研究非線(xiàn)性系統(tǒng)的控制思想和方法，它是由Kokotovic合作者在上世紀(jì)90年代提出的，但目前用此方法研究倒立擺系統(tǒng)的成果還不多見(jiàn)。Backstepping是一種構(gòu)造性方法，它利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性遞推地構(gòu)造出整個(gè)系統(tǒng)的Lapunov函數(shù)，所以系統(tǒng)Lapunov函數(shù)和控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程有較強(qiáng)的系統(tǒng)性、靈活性和結(jié)構(gòu)性，而且保存系統(tǒng)中有用的非線(xiàn)性項(xiàng)，加上可以控制相對(duì)階為n的非線(xiàn)性系統(tǒng)，消除了經(jīng)典無(wú)源設(shè)計(jì)中相對(duì)階為1的限制正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，后來(lái)中外學(xué)者把它廣泛地用在非線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)反響控制、輸出跟蹤控制、自適應(yīng)控制、魯棒控制等領(lǐng)域的研究.一級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)主要由以下4局部組成:1.在有限長(zhǎng)的軌道L上作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的小車(chē);2.與小車(chē)鉸接在一起，并能在包含L的平面內(nèi)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的擺;3.驅(qū)動(dòng)小車(chē)的直流力矩電機(jī)和轉(zhuǎn)輪、鋼絲等傳動(dòng)局部;4.使擺穩(wěn)定在垂直向上的平衡位置，且使小車(chē)穩(wěn)定在軌道中心毛的控制器。一級(jí)倒立擺的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.1所示。倒立擺系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、A/D,D/A、電機(jī)、電位計(jì)以及一些機(jī)械部件組成。計(jì)算機(jī)作為數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，同時(shí)也為操作者提供人機(jī)界西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍?jiān)诤雎粤丝諝庾枇透鞣N摩擦之后，可將直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)抽象成小車(chē)和勻質(zhì)擺桿組成的系統(tǒng)，如下圖:圖1.2.1一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的力學(xué)示意圖將擺桿視為剛體，那么一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的參數(shù)為:小車(chē)質(zhì)量M，擺桿質(zhì)量m，擺桿重心到鉸鏈的長(zhǎng)度l，重力加速度g，小車(chē)位置x，擺桿角度，作用在小車(chē)上的驅(qū)動(dòng)力F。當(dāng)小車(chē)在水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，假設(shè)忽略摩擦力矩的非線(xiàn)性，對(duì)小車(chē)和擺桿進(jìn)行水平和垂直方向受力分析，如圖:西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍圖1.2.2小車(chē)和擺桿的受力分析圖其中N和P為小車(chē)和擺桿間的相互作用力水平和垂直方向上的分量。分析小車(chē)水平方向上的合力，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得:由擺桿水平方向的受力分析可得:即:把式子(3.3)代入(3.1)式中，就得系統(tǒng)的第一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程:對(duì)擺桿垂直方向上的合力進(jìn)行分析并由力矩平衡方程可得:合并這兩個(gè)方程，約去P和N，得到第二個(gè)運(yùn)動(dòng)方程:為了后面設(shè)計(jì)的方便我們對(duì)得到的兩個(gè)方程進(jìn)行化簡(jiǎn)和處理可得一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如下:西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍?jiān)谶@里可以將倒立擺系統(tǒng)(3.8)看作是由小車(chē)和擺兩局部組成的具有兩個(gè)子系統(tǒng)的組合系統(tǒng)。倒立擺的擺系統(tǒng)控制具有高度非線(xiàn)性，同時(shí)考慮到實(shí)際設(shè)備長(zhǎng)度的約束，我們必須限制小車(chē)系統(tǒng)的位移。以前大局部研究工作都是通過(guò)對(duì)倒立擺數(shù)學(xué)模型中的非線(xiàn)性項(xiàng)進(jìn)行近似或忽略，從而簡(jiǎn)化控制器的設(shè)計(jì)。我們采用基于Lapunov能量反響的方法對(duì)倒立擺進(jìn)行起擺控制，這實(shí)際上是利用正反響不斷增大擺的能量。針對(duì)擺系統(tǒng)，采用Backstepping方法設(shè)計(jì)非線(xiàn)性控制器，但此時(shí)得到的控制器不能實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)位移的控制;因此我們結(jié)合線(xiàn)性控制理論的極點(diǎn)配置方法獲得對(duì)小車(chē)位移和速度控制的局部控制器;兩者結(jié)合那么得到整個(gè)倒立擺系統(tǒng)的一個(gè)非線(xiàn)性穩(wěn)擺控制器。針對(duì)直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)方法很多，包括狀態(tài)反響控制、LQR最優(yōu)控制、模糊控制和PID控制等方法，同時(shí)各種方法的相互結(jié)合使用來(lái)設(shè)計(jì)倒立擺系統(tǒng)己經(jīng)稱(chēng)為研究熱點(diǎn)。針對(duì)上面的直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)〔x..1,x2,x3x,x4x〕，選取M2.0kg，m8.0kg，10.5m，g9.8m/s2。我們先考慮擺子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型:step1令:z1x1,x2看作是系統(tǒng):的虛擬控制?，F(xiàn)在我們的控制目的就是設(shè)計(jì)虛擬反響控制;x21(x1)去鎮(zhèn)定z1為此，構(gòu)造Lapun函數(shù)v2..1(z1)(1/z12，)那么有v1(z1)z1z1z1x2。取1(x1)k1z,1k1為可設(shè)計(jì)常數(shù)，并引入誤差變量0z2x21(x1)，那么有:西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍故假設(shè)z20，那么v1(z1)k1z120，即z1子系統(tǒng)(3.10)被鎮(zhèn)定，下面鎮(zhèn)定:z2step2對(duì)應(yīng)一個(gè)二階系統(tǒng):此時(shí)真正的控制u出現(xiàn)。這一步主要是鎮(zhèn)定z22構(gòu)造Lapunov函數(shù)V1(z1,z2)(1/2)z12(1/2)z2，那么令其中k20為設(shè)計(jì)常數(shù)，由(3.15)求得系統(tǒng)的控制輸入:20，即z1,z2子系統(tǒng)(3.13)被鎮(zhèn)定，所以代入式(3.14)，那么V(z1,z2)k1z12k2z2.進(jìn)而:z10，反推之后可得x1,x20，即可得系統(tǒng)(3.9)在控制(3.16)z20，作用下被鎮(zhèn)定。而把z1x1,z2x21(x1)x2k1x1代入(3.17)可得系統(tǒng)(3.9)的控制輸入:其中的k1,k20為可設(shè)計(jì)常數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)也是Backstepping方法的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)之一。當(dāng)取k1k2100，k1k21150時(shí)相西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍應(yīng)的控制器:我們先對(duì)上面得到的非線(xiàn)性系統(tǒng)(3.8)作近似線(xiàn)性化?？紤]擺桿在平衡點(diǎn)(0)附近擺動(dòng)微小，對(duì)非線(xiàn)性系統(tǒng)(3.8)進(jìn)行局部線(xiàn)性化，即令cos,sin做近似處理后，就得到倒立擺的線(xiàn)性狀態(tài)方程.式中X[xT.1,x2,x3,x4][,,x,x]T,uF，輸出y[,x]T其中I(1/3)ml2用Matlab中的place函數(shù)得到反響矩陣:截取K3,K4局部為x3,x4的系數(shù)，那么可得西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍兩者結(jié)合可得:該控制器可以控制擺桿保持平衡的同時(shí)，跟蹤小車(chē)的位置。注意:上述F的參數(shù)可以進(jìn)一步調(diào)試。對(duì)整個(gè)倒立擺做數(shù)值仿真結(jié)果如下:圖3-4小車(chē)和擺桿的狀態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)4.1基于線(xiàn)性控制器對(duì)線(xiàn)性系統(tǒng)的離線(xiàn)仿真在上面所設(shè)計(jì)的直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺的線(xiàn)性控制器該控制器的設(shè)計(jì)采用的是Backstepping方法，類(lèi)似于極點(diǎn)配置法，設(shè)計(jì)的目的是使系統(tǒng)滿(mǎn)足工程師提出的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。我們利用Simulink搭建該控制器模型如圖4-112西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍圖4-1線(xiàn)性控制器的Simulink模型其次構(gòu)建直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的線(xiàn)性系統(tǒng)的Simulink模型為圖4-2線(xiàn)性系統(tǒng)的Simulink框圖最后對(duì)控制器模塊和線(xiàn)性模型模塊進(jìn)行封裝，再連接起來(lái)就是倒立擺系統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)模型，如下列圖4-3。西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍圖4-3倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)的Simulink框圖這樣我們就在MATLAB的Simulink環(huán)境下，搭建出狀態(tài)反響控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)研究平臺(tái)，通過(guò)示波器可以在線(xiàn)觀(guān)察系統(tǒng)的狀態(tài)變化，進(jìn)而可以對(duì)倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真分析了。圖4-4倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)的Simulink仿真曲線(xiàn)西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍首先用Simulink搭建的倒立擺系統(tǒng)的非線(xiàn)性系統(tǒng)模型為：圖4-5倒立擺系統(tǒng)的非線(xiàn)性系統(tǒng)模型利用4-7建好的線(xiàn)性控制器模塊和上面建好的非線(xiàn)性系統(tǒng)模型進(jìn)行封裝，再連接起來(lái)就是倒立擺系統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)模型，如下列圖4-6。圖4-6整體閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖最后模型建立好后，我們就可以對(duì)倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行離線(xiàn)仿真。如下列圖4-7。西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍圖4-7倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)的Simulink仿真曲線(xiàn)從圖4-4和圖4-7可以看出，所設(shè)計(jì)的線(xiàn)性控制器對(duì)線(xiàn)性化系統(tǒng)控制效果比對(duì)非線(xiàn)性系統(tǒng)的好，這說(shuō)明線(xiàn)性控制器對(duì)非線(xiàn)性倒立擺系統(tǒng)的控制較差，而且實(shí)驗(yàn)說(shuō)明非線(xiàn)性控制器對(duì)系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性強(qiáng)。4.3基于非線(xiàn)性控制器對(duì)非線(xiàn)性系統(tǒng)的離線(xiàn)仿真先建立非線(xiàn)性控制器的Simulink框圖圖4-8非線(xiàn)性控制器的Simulink框圖西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍圖4-9非線(xiàn)性局部的Simulink框圖對(duì)非線(xiàn)性控制器模塊進(jìn)行封裝，再與非線(xiàn)性系統(tǒng)模型模塊連接起來(lái)就是倒立擺系統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)模型，如下列圖4-10。圖4-10閉環(huán)系統(tǒng)的Simulink框圖最后模型建立好后，我們就可以對(duì)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行離線(xiàn)仿真。如下列圖4-11。西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍圖4-11倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)的Simulink仿真曲線(xiàn)可以看出非線(xiàn)性控制器的控制效果很好，時(shí)間越長(zhǎng)穩(wěn)定性越好，內(nèi)有抖動(dòng)性，但收斂時(shí)間稍微有點(diǎn)長(zhǎng)，但它的控制效果好，特別是對(duì)外界的抗干擾能力等。該控制算法與其他算法相比，優(yōu)缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):〔1〕與固高公司提供的LQR最優(yōu)控制算法相比，在穩(wěn)定時(shí)間幾乎一樣，由于本文給出的算法里面含有可調(diào)參數(shù)，只要適宜的調(diào)節(jié)參數(shù)，就可以使得穩(wěn)定時(shí)間大大縮短，但這樣也會(huì)存在使控制量過(guò)大，出現(xiàn)系統(tǒng)抖動(dòng)問(wèn)題。另一方面本文給出的算法在抗干擾能力方面要強(qiáng)于LQR最優(yōu)控制算法，見(jiàn)最后一章的分析?！?〕與精確線(xiàn)性化方法比照，該方法收斂速度即穩(wěn)定時(shí)間要比精確線(xiàn)性化方法快，而且精確線(xiàn)性化方法對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行了線(xiàn)性化，故理論上與實(shí)際的系統(tǒng)模型有一定的誤差。而本文設(shè)計(jì)的控制算法保存了系統(tǒng)的非線(xiàn)性項(xiàng)，控制效果好，但同時(shí)也增加了控制器的能量，響應(yīng)時(shí)間會(huì)受到影響。(3)與模糊邏輯控制理論相比，該方法收斂速度明顯要快，而且調(diào)節(jié)時(shí)間短，穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)也比擬好?！?〕變結(jié)構(gòu)控制理論設(shè)計(jì)的控制算法使得系統(tǒng)的抖動(dòng)厲害，而本文給出的算法抖動(dòng)性小，而且時(shí)間越長(zhǎng)控制效果越好。西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍(5)本文只采用一種控制設(shè)計(jì)方法，當(dāng)然與那些多種控制方法結(jié)合使用的設(shè)計(jì)方法相比存在一定的缺乏。把模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)合控制的效果很好，在穩(wěn)定性、抗干擾性方面優(yōu)勢(shì)都很大。事實(shí)證明:模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BP算法比一般神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BP算法快得多，在受干擾情況下，小車(chē)擺桿的恢復(fù)迅速。倒立擺控制系統(tǒng)作為檢驗(yàn)控制理論的試金石，對(duì)于控制理論研究方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，值得進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。本文主要利用Backstepping方法設(shè)計(jì)了直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)控制器并基于MATLAB/Simulinkk對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了離線(xiàn)仿真。本文所作的主要工作或要到達(dá)的主要目的是:(一)建立直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并利用Backstepping方法設(shè)計(jì)了該倒立擺系統(tǒng)的控制器，然后對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真并與其他方法進(jìn)行了數(shù)值仿真分析比擬。與當(dāng)前的倒立擺研究成果相比，具有研究方法新穎、控制效果好的特點(diǎn)。(二)本文利用所設(shè)計(jì)的非線(xiàn)性控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了離線(xiàn)仿真分析，并與固高公司提供的算法進(jìn)行了仿真效果比擬。倒立擺系統(tǒng)的種類(lèi)有很多，本文只是在直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺中進(jìn)行了研究和分析，隨著控制理論研究的深入，必將會(huì)出現(xiàn)更多新的控制方法，而且新的控制方法的綜合使用也將是研究的熱點(diǎn)，那么就需要更復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，需要對(duì)更復(fù)雜的倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行研究;同時(shí)MATLAB/Simulink的廣泛應(yīng)用，必將帶來(lái)控制理論和控制實(shí)驗(yàn)方面的進(jìn)一步深入和豐富。西北民族大學(xué)2022級(jí)自動(dòng)化3班鐘小龍[1]俞立.現(xiàn)代控制理論【M】.北京:清華大學(xué)出版社，2022.4[2]中國(guó)科學(xué)技術(shù)人學(xué)編.固高擺系統(tǒng)與自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)【Z】.2002[3]謝克明.現(xiàn)代控制理論根底【M】.北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社，2003[4]鄧麗霞.基于Backstepping和MATLAB/Simulink的直線(xiàn)型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)與實(shí)時(shí)控制研究【J】,2022[5]徐假設(shè)冰.基于極點(diǎn)配置的倒立擺控制器設(shè)計(jì)【J】,2022[6]Albertalsidori.非線(xiàn)性控制系統(tǒng)(第二版)【M】.比京:電子工業(yè)出版社，2022[7]宋兆基，徐流美.MATLAB6.5在科學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用【M】.北京:清華大學(xué)出版社.2022[8]周黨偉，錢(qián)富才.直線(xiàn)倒立擺的穩(wěn)定控制研究【J】.西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第6篇：水平三肩肘倒立單元教學(xué)設(shè)計(jì)水平三《肩肘倒立》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材內(nèi)容小學(xué)五年級(jí)《肩肘倒立》技巧單元二、教學(xué)目標(biāo)1．使學(xué)生能知道并能說(shuō)出肩肘倒立的技術(shù)要點(diǎn)。學(xué)會(huì)保護(hù)與幫助方法。2．80﹪的學(xué)生能用較正確的姿勢(shì)獨(dú)立完成肩肘倒立的動(dòng)作，20﹪的學(xué)生能在同伴的保護(hù)和幫助下用正確的姿勢(shì)完成肩肘倒立的動(dòng)作。3．培養(yǎng)學(xué)生互幫互學(xué)的良好習(xí)慣，體驗(yàn)合作探究和取得成功的喜悅感。三、教學(xué)重難點(diǎn)1．教學(xué)重點(diǎn)：肩、肘、頭著墊支撐穩(wěn)，夾肘立腰，繃腳尖。2．教學(xué)難點(diǎn)：后倒、伸展髖、立腰動(dòng)作連貫。四、組織教學(xué)方法教學(xué)法：?jiǎn)l(fā)、合作、鼓勵(lì)、情境、正反示范、探究法等。五、教學(xué)流程自我介紹恩的心》手語(yǔ)歌3.自由活動(dòng)熱身〔跳繩、毽子〕〔二〕根本局部：技巧《肩肘倒立》游戲《勝進(jìn)敗退》技巧《肩肘倒立》1.將學(xué)生分成相等的四組，每人一塊墊子，分別站在墊子后面跟著教師進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)準(zhǔn)備活動(dòng)。2.肩肘倒立的輔助練習(xí)1〕上體前倒手觸腳2〕后倒翻臀臂壓墊3〕屈肘內(nèi)收手插腰4〕伸髖挺腹腿蹬直自編踏墊操結(jié)束自由活動(dòng)熱身肩肘倒立練習(xí)游戲《勝進(jìn)敗退》《感1〕二人一組進(jìn)行練習(xí)，相互觀(guān)察、相互保護(hù)，比比誰(shuí)做的好,整個(gè)過(guò)程中保護(hù)者用手掌做標(biāo)志物，練習(xí)者在練習(xí)時(shí)用腳尖觸保護(hù)者的手掌。2〕四人一組進(jìn)行小比賽，學(xué)生自行評(píng)比并每組推薦出一名學(xué)生進(jìn)行展示。3〕集體展示肩肘倒立。4.教師講解肩肘倒立1〕教師通過(guò)集中講解肩肘倒立的保護(hù)與幫助、動(dòng)作并示范2〕組織學(xué)生兩人一組進(jìn)行互幫互練3〕學(xué)生根據(jù)教師的講解示范進(jìn)行分解練習(xí)上體后倒翻臀手壓墊—屈肘內(nèi)收手插腰背—伸髖挺腹腿繃直。4〕教師巡視給予指導(dǎo)糾正，找學(xué)生進(jìn)行示范并點(diǎn)評(píng)。5〕讓學(xué)生進(jìn)行完整動(dòng)作的練習(xí)、展示。游戲《勝進(jìn)敗退》游戲目的：開(kāi)展學(xué)生下肢力量和反響的速度。準(zhǔn)備工作：在場(chǎng)地上畫(huà)兩條相距40米的平行線(xiàn)，為起點(diǎn)線(xiàn)。游戲方法：教師可將學(xué)生分成人數(shù)相等的兩隊(duì)，各成縱隊(duì)分別站在兩條起點(diǎn)線(xiàn)后，彼此相對(duì)站好。游戲開(kāi)始，教師發(fā)令后，兩隊(duì)排頭做蛙跳跳向?qū)γ嫫瘘c(diǎn)線(xiàn)，當(dāng)兩人相遇時(shí)，停下來(lái)猜拳，勝者繼續(xù)向前跳，敗者退出游戲回到本隊(duì)隊(duì)尾；與此同時(shí)，敗者隊(duì)的第2人立即起跳，與勝者相遇時(shí)，停下來(lái)猜拳，依前進(jìn)行，最后以先到達(dá)對(duì)方起點(diǎn)線(xiàn)的隊(duì)為勝。游戲規(guī)那么：〔1〕猜拳的負(fù)者須立即歸隊(duì)，不準(zhǔn)阻擋對(duì)方前進(jìn)?！?〕必須在猜拳后負(fù)方隊(duì)員向回跑時(shí)，負(fù)方的下一個(gè)人才能起動(dòng)跳出。教法建議：〔1〕此游戲所規(guī)定的蛙跳可以改成單腳跳、倒退跑等形式進(jìn)行?！?〕猜拳的方法，雙方可先定單數(shù)雙數(shù)，猜拳時(shí)，兩人各自出示手指，以和規(guī)定數(shù)相吻合的隊(duì)為勝；或者選用石頭、剪子、布的游戲方法定勝負(fù)?！踩辰Y(jié)束局部1.放松活動(dòng)，在優(yōu)美的旋律、快樂(lè)的氣氛中跟著老師全身心聽(tīng)著音樂(lè)，充分全面的放松。2.師生共同小結(jié)學(xué)習(xí)情況。3.下課、師生共同整理器材。六、場(chǎng)地器材籃球場(chǎng)1個(gè)小體操墊N塊電腦音箱各1臺(tái)小學(xué)五年級(jí)《體育與健康》肩肘倒立單元方案〔水平三〕教材教學(xué)目標(biāo)肩肘倒立課時(shí)4課次1．使學(xué)生能知道并能說(shuō)出肩肘倒立的技術(shù)要點(diǎn)。學(xué)會(huì)保護(hù)與幫助方法。2．80﹪的學(xué)生能用較正確的姿勢(shì)獨(dú)立完成肩肘倒立的動(dòng)作，20﹪的學(xué)生能在同伴的保護(hù)和幫助下用正確的姿勢(shì)完成肩肘倒立的動(dòng)作。3．培養(yǎng)學(xué)生互幫互學(xué)的良好習(xí)慣，體驗(yàn)合作探究和取得成功的喜悅感。重點(diǎn)難點(diǎn)1．教學(xué)重點(diǎn)：肩、肘、頭著墊支撐穩(wěn)，夾肘立腰，繃腳尖。2．教學(xué)難點(diǎn)：后倒、伸展髖、立腰動(dòng)作連貫。課次1教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)習(xí)肩肘倒立第一個(gè)分解動(dòng)作〔上體前倒手觸腳〕；2.使學(xué)生初步體會(huì)動(dòng)作的根本要領(lǐng)。1.學(xué)習(xí)肩肘倒立第二個(gè)分解動(dòng)作〔后倒翻騰臂壓墊〕；2.使學(xué)生根本掌握動(dòng)作的根本要領(lǐng)。1.學(xué)習(xí)肩肘倒立第三個(gè)分解動(dòng)作〔屈肘內(nèi)收手插腰〕；