卡尔曼滤波器在倒立摆控制系统中的应用

倒立摆系统是一个非线性多变量的不稳定的系统。过去人们对倒立摆的控制都没有考虑到输出噪声的影响,这样就降低了控制的精度。卡尔曼滤波器能够对被噪声污染的信号进行有效地估计,从而降低了噪声的影响。本文介绍了卡尔曼滤波器在倒立摆控制系统中的应用并给出了仿真结果。     

卡尔曼滤波器在PID控制器中的应用

简要介绍了卡尔曼滤波器理论及其算法,建立一级倒立摆系统模型.采用卡尔曼滤波器来克服系统中的测量噪声和控制噪声对控制性能的影响,并在MATLAB环境下进行对比仿真试验,验证了卡尔曼滤波器对噪声的有效抑制作用.     

基于反演滑模变结构控制的倒立摆系统跟踪控制设计

针对倒立摆系统滑模控制的抖动和动态性能指标不理想的问题,提出了一种新型的反演滑模控制方法进行跟踪控制,使倒立摆系统具有了很好的快速跟踪性和稳定性,而且控制器设计简单,便于广泛应用.     

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.     

模糊控制在倒立摆系统控制中的应用

针对人们熟知的倒立摆系统,提出了解决多变量强耦合系统的控制方法一首先明确控制对象的被控变量,分析得到系统的被控量优先顺序,先控制优先级别高的变量,然后再逐步控制优先级低的其它变量.本文正是基于这种方法对倒立摆的控制问题进行了研究.倒立摆的角度和位置是倒立摆的两个被控制量,分析知道角度比位置优先级高,所以应该先控制角度,然后再控制倒立摆的位置.仿真结果表明,对于多变量系统,模糊控制是很有效的.     

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.     

基于倒立摆系统的模糊仿人智能控制

倒立摆系统是一个绝对不稳定的系统,具有高阶次、非线性、强耦合等特性,很多控制方法的验证都是通过对倒立摆的控制来实现的.为了实现倒立摆系统的自摆起倒立平衡控制,提出了一种模糊仿人智能控制方法,在起摆控制阶段以仿人智能控制方法为主,平衡点附近切换至模糊控制方法,实现其稳定控制.仿真结果表明,模糊仿人智能控制对于典型非线性自不稳定系统有着很好的控制能力.     

基于加权变量模糊控制的倒立摆控制系统

针对多变量、非线性和强耦合的二级倒立摆系统,利用最优控制反馈矩阵,综合考虑小车、下摆、上摆和模糊误差信息,加权模糊控制器输入变量.设计了分别以倒立摆的小车、下摆和上摆为主控制量设计三种加权变量模糊控制器,控制二级倒立摆系统稳定.仿真研究表明,以上摆为主控制量设计的加权变量模糊控制器控制效果最佳,能够得到很好的稳定效果,收敛快、精度高,表明该方法的控制效果是最有效可行的.     

逆系统轨迹控制二级倒立摆自动摆起

将逆系统轨迹控制应用于二级倒立摆的自动摆起控制系统,离线求解非线性方程两点边值问题,得到系统的参考轨迹;采用逆系统前馈控制和基于H∞控制的增益调度反馈控制对参考轨迹进行精确跟踪,实现二级倒立摆的自动摆起;当两摆杆摆起到竖直倒立位置后,采用变增益H∞反馈控制器进行稳定控制.仿真实验结果表明,该方案在较短的摆起时间内实现了二级倒立摆两摆杆的自动摆起,稳定性和鲁棒性明显提高.     

基于xPC网络控制的倒立摆伺服系统

为实现倒立摆伺服系统的远程控制,设计了一种基于xPC网络控制的倒立摆伺服系统,建立了倒立摆伺服控制系统的数学模型,并利用xPC组件对该系统进行了运动控制试验.试验结果表明,该系统具有响应速度快、实时性强、易于操作等特点.     

基于RBFNN整定的PID控制在柔性摆跟踪控制中的应用研究

本文提出了一种基于径向基函数神经网络（RBFNN）整定的PID控制策略,并将其应用于柔性倒立摆的跟踪控制。该方法通过神经网络辨识获取柔性摆的Jacobian信息,采用梯度下降法自适应调整PID的控制参数。仿真结果表明,与传统的PID控制效果相比,该控制方法响应速度快、超调量小,较好地解决了PID控制方法中参数整定困难的问题,实现了对柔性摆的有效跟踪控制。     

直线一级倒立摆控制策略研究及仿真分析

应用牛顿力学定律建立了直线一级倒立摆的传递函数、状态空间表达式等数学模型,并分析其稳定性、可控性和可观测性。在此基础上,分别研究经典控制方法和现代控制方法在一级倒立摆系统中的应用,包括PID控制算法、系统频率响应分析与校正、线性二次最优控制算法和极点配置法,并在MATLAB/SIMULINK仿真平台上对这些控制算法的效果进行仿真,可以取得不同的控制效果。     

旋转式倒立摆的镇定和摆起控制的研究

通过对旋转式倒立摆系统的数学模型分析,采用极点配置法对倒立摆系统的镇定控制进行仿真研究,针对摆起控制提出基于经验与能量分析方法.针对旋转式倒立摆实物系统进行实际控制,实验结果表明:提出的控制方法对倒立摆的稳定控制和摆起控制具有很好的效果.     

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SimMechanics的直线二级倒立摆仿真研究

倒立摆是一个非线性、高阶次和绝对不稳定系统,广泛用于测试各种控制算法。为了对直线二级倒立摆进行建模、控制和仿真,首先讨论了倒立摆数学模型并利用MATLAB中第二代SimMechanics工具箱进行三维建模。此外,实现了两种控制算法的稳定性控制并进行对比,针对比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制,提出采用主导极点配置方法进行参数整定,而模糊控制采用了基于线性二次型(linear quadratic regulator, LQR)融合的模糊控制器设计。结果表明,两种控制方法均取得较好的控制效果,且模糊控制在快速性、超调量及抗干扰能力上都比PID控制性能优越。     

一阶倒立摆的LQR稳定控制研究

倒立摆是一个典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统,对倒立摆系统的稳定性研究在理论上和方法上具有深远的意义。本文首先叙述了对倒立摆系统稳定性研究的意义,综述了倒立摆的研究现状。其次着重介绍了LQR控制的相关理论,设计出一阶倒立摆系统的控制器。然后,对设计出的控制器进行Matlab/Simulink仿真并将仿真结果应用于固高倒立摆实时控制系统中,比较实验结果,最后得出结论。     

应用神经元控制器的实时控制装置和实验

针对平衡倒立摆这一非线性控制问题,设计了神经元控制器和控制装置,编制了实时控制程序.控制装置运行良好,成功地平衡了倒立摆.实时控制实验显示,当倒立摆的参数变化时,神经元控制器比一般的控制器具有强得多的自适应能力.