基于PC的倒立摆控制系统设计与实现

本文详细阐述了倒立摆数字化控制系统设计方案以及相应的硬件设计与软件开发．硬件电路包括倒立摆位置和角度信号的变送及电机驱动电路的重新设计，软件部分用VC＋＋6.0来实现对数据采集卡的初始化编程以及做出相应的操作界面和控制策略．该方案经过实验验证，证实其控制的稳定性与准确性获得明显提高，使倒立摆的控制获得了更好的效果．     

基于数据采集卡的倒立摆实验系统

该文针对现代控制理论课程现有实验装置存在的缺陷,开发了一套基于NI USB6210数据采集卡的倒立摆实验系统。本实验系统上位机通过数据采集卡实时接收直流电机位置信号和摆臂角度信号,经过双闭环控制运算,再通过数据采集卡输出控制PWM波和电机旋向信号给电机驱动电路,从而控制直流电机运动,以保证倒立摆系统在平衡位置稳定,摆臂保持垂直向上稳定。该倒立摆系统运用LabVIEW软件编制操作界面,并进行数据采集和控制运算,可以实时获取各种实验数据,快速整定PID参数。系统完全开放,学生也可快速编制各种控制算法进行实验,有助于其创新能力的培养。     

一种简易的倒立摆控制实验系统

利用旧式针式打印机的横向走行结构，作为倒立摆的基本机械结构，设计并制作一种简单可行的低成本倒立摆实验系统。在此基础上，对其控制电机和主控电路加以重新设计，并设计控制算法，使之能够实现对倒立摆的控制。经实验验证收到了一定的控制效果。本系统可应用于演示倒立摆控制，或验证控制算法。     

基于LabVIEW的二级倒立摆控制系统三维仿真

倒立摆是控制理论研究和教学中广泛使用的典型模型,文章在LabVIEW环境下,以二级直线倒立摆为被控对象,利用虚拟现实技术,开发了倒立摆LQR三维仿真控制系统;使用LabVIEW的三维图形工具箱将倒立摆的三维模型导入LabVIEW中,并利用LabVIEW控制设计和仿真模块将数学模型和三维模型联系起来;通过倒立摆系统的仿真数据驱动倒立摆的三维虚拟模型,能够形象地反映真实倒立摆的运动状态。所开发的系统操作界面友好易用,用户可以方便地修改倒立摆模型和LQR控制器的参数。     

基于PID算法的旋转倒立摆实验教学平台研究

开发了一套基于PID控制算法的实验教学平台,由电机、编码器的硬件架构及驱动电路、ARM内核片上系统、PID算法和上位机仿真软件等组成。平台能够仿真上位机算法并选择最佳运动状态的PID参数,片上系统产生控制信号驱动倒立摆的电机验证其结果,上位机实时显示相关参数及运动状态。经实践教学,学生在平台中通过独立完成对PID控制算法计算和查看倒立摆的运转。同时该平台能调动学生兴趣,提高实践动手能力,有助于深化理论教学,让实验不再是乏味无趣的一门课程。     

基于LabVIEW的倒立摆控制仿真实验设计

为弥补"自动控制原理"传统实验教学的不足,以一阶直线倒立摆为被控对象,结合虚拟仪器技术,基于LabVIEW软件,设计了倒立摆仿真实验软件。先对倒立摆建立数学模型,然后对系统进行性能分析,再进行控制设计并实现可视化的倒立摆运动仿真。将LabVIEW运用到控制理论实验,仿真真实的控制系统,可辅助实验教学,改善教学质量,提高学生的创新实践能力。     

柔性二级倒立摆的准滑动模态控制研究

柔性二级倒立摆是一个高阶非线性强耦合的自然不稳定系统,为了对其进行稳摆控制,基于建模机理建立了柔性二级倒立摆数学模型,提出准滑动模态控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性.仿真结果表明:基于准滑动模态控制的滑模变结构控制方法能够更好地实现倒立摆稳定控制;比传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,削弱了抖振.     

基于旋转倒立摆的自动控制理论实验平台设计

研究基于旋转倒立摆的自动控制理论实验平台设计,采用光电编码器及角度传感器测量旋臂位置和摆杆角度,控制器设计控制律并转化为电压信号驱动电机转动,从而带动旋臂在水平面内旋转,实现摆杆在指定位置直立。为便于操作,采用基于串口通信的上下位机结构,使用上位机调节控制算法参数,查看输出响应曲线。该平台为控制算法的研究提供研究对象与实验系统,适合自动控制理论教学与研究。     

具有环境自适应能力的旋转倒立摆控制方法

设计一种具有环境自适应能力的旋转倒立摆控制方法。以PID算法作为核心控制算法,加入双闭环位置反馈,以改善控制系统的环境自适应能力,使得该系统具有较强的环境自适应能力,较小的稳态误差和较快的动态响应。所提出的旋转倒立摆控制方法对于实际制作倒立摆具有较强的指导意义。     

基于SimMechanics的直线六级倒立摆LQR控制研究

六级倒立摆是一个复杂的不稳定系统,数学建模较为繁琐.本文采用了MATLAB软件的SimMechanics工具箱建立直线六级倒立摆的机械结构模型,利用LQR理论设计出状态反馈控制器,对指定初始角度的直线六级倒立摆系统进行控制,得到了良好的控制效果.     

一级旋转倒立摆及其控制装置的研究与实现

通过拉格朗日方程推导出一级旋转倒立摆系统的数学模型,起摆运动部分利用雅普诺夫方程分析,以摆杆势能偏差作为调控量对系统进行闭环控制,使系统摆杆运动受控,在倒立摆成功摆起后,在倒立摆非稳定平衡点处对系统模型进行线性化,并采用双闭环PID算法对倒立摆模型旋臂位置和摆臂位置进行稳定控制,并使用32位MCU搭建实验平台进行实际验证.结果表明,该控制方法可以实现旋臂静止和摆臂稳定于非稳定平衡点的效果.     

基于动态查询表的模糊控制策略及其应用

研究基于动态查询表的模糊控制策略及其在转臂式倒立摆中的应用.采用一种新的倒立摆系统的控制方法,将传感器检测的倒立摆的两个角度信息传送到控制器,控制器利用该信息的模糊化量按基于动态查询表的模糊控制策略进行实时计算,由得出的控制量控制力矩电机驱使摆杆运动,从而使摆臂处于动态的直立状态.采用C++语言实现了对倒立摆的控制.实验结果表明,这种控制方式能够提高系统的控制精度.     

基于模糊控制的单臂旋转倒立摆系统研究

研究的是单支点垂直旋转式倒立摆系统,采用步进电动机进行驱动。由于其系统的复杂性,采用模糊控制的方法进行控制。以拉格朗日动力学分析方法为基础,推导并建立倒立摆的运动方程。为了得到简便的数学模型采取方程近似化处理。通过MATLAB仿真软件进行仿真,验证其结论的正确性和方法的可行性。     

旋转式倒立摆的状态变量合成模糊控制

旋转式倒立摆结构简单而模型复杂,采用信息融合的状态变量合成方法,将多变量输入合成为二个输入变量,设计了一种结构简单的模糊控制器。仿真实验结果表明了该方法的有效性,并用于旋转式倒立摆实现了有效的实时控制。     

基于模糊控制的旋转型双支点倒立摆系统

对旋转型垂直式倒立摆系统的机械结构及控制系统进行了研究,提出了基于最优控制的T-S模型模糊控制方案,即采用最优控制理论对此模型实现分段控制作为底层控制和基于T-S模型的模糊控制相协调的上层控制,来实现倒立摆系统的稳定控制。采用MATLAB/Simulink对该方法进行仿真,结果验证了基于T-S模型的模糊控制理论对旋转型倒立摆系统控制的有效性。     

三级倒立摆系统非线性模型的建立

目前,人们对三级倒立摆系统的研究较少,其主要原因在于系统结构复杂和其非线性模型难以建立,这极大地限制了使用智能控制算法对其进行控制,本文在给出了三级倒立摆系统的硬件组成和分析了三级倒立摆的系统结构的基础上,用Iagrange方程推导出了其非线性数学模型,并对系统进行了线性化和分析了系统的可控性和可观测性,给出了智能控制算法的思路.     

基于MSC.visualNastran 4D模型的直线一级顺摆实时控制与仿真研究

在基于动力学分析的MSC.visualNastran 4D界面上建立了一级顺摆三维模型.利用Simulink对其进行了仿真分析,控制小车按给定的运动规律运动的同时,保持摆杆的自由下垂状态.仿真分析结果表明了所提基于MSC.visualNastran 4D的直线一级顺摆模型Simulink仿真方法的有效性,为一级顺摆实验装置的工作参数和结构设计参数提供了理论依据.