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.     

旋转倒立摆平衡姿态模糊变结构控制算法研究

针对非线性、多变量、强耦合的旋转倒立摆系统,利用模糊控制与滑模变结构控制相结合设计了一种模糊变结构控制器,该控制器既保持了滑模变结构控制的快速性和鲁棒性,又能较好地消除单纯采用滑模变结构所产生的抖振问题。仿真结果表明,模糊变结构控制算法能够实现倒立摆的平衡姿态控制,抖振现象基本消除且具有很强的鲁棒性。     

旋转倒立摆平衡姿态模糊变结构控制算法研究

针对非线性、多变量、强耦合的旋转倒立摆系统,利用模糊控制与滑模变结构控制相结合设计了一种模糊变结构控制器,该控制器既保持了滑模变结构控制的快速性和鲁棒性,又能较好地消除单纯采用滑模变结构所产生的抖振问题.仿真结果表明,模糊变结构控制算法能够实现倒立摆的平衡姿态控制,抖振现象基本消除且具有很强的鲁棒性.     

倒立摆系统的滑模变结构稳定控制

应用滑模变结构理论对倒立摆系统的稳定控制进行了应用研究,基于滑模变结构理论二次型指标最优化方法设计了状态反馈控制器.作为对理论工作的验证,将设计的控制器应用到固高科技有限公司生产的直线倒立摆实验设备上,实验表明该方法得到的控制器具有较好的控制效果.     

基于粒子群算法的变论域模糊控制在二级倒立摆中的研究

为了实现二级倒立摆系统的快速稳定控制,设计了一款基于粒子群算法的变论域模糊控制器。通过对二级倒立摆系统结构和参数的分析,建立了二级倒立摆的数学模型,再利用粒子群算法优化了变论域模糊控制器的参数,改进了控制器的性能,最后通过仿真证明该算法切实可行。     

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.     

对倒立摆控制系统设计的仿真与比较

倒立摆系统是一个复杂的、绝对不稳定的非线性系统。给出了一种倒立摆系统动力学模型,分别采用基于状态反馈和变结构控制的方法对其设计了控制方法;基于数字仿真对这两种方法进行了比较,结果表明变结构控制的方法具有较强的鲁棒性和有更好的控制效果。     

基于扰动观测器的旋转倒立摆滑模控制

该文针对旋转倒立摆中存在的匹配和不匹配不确定性扰动对系统的影响,提出了一种基于扰动观测器(DOB)的滑模控制(SMC)方法。通过设计一种基于扰动估计的滑模面,提出利用DOB的方法来抵消系统中的匹配与不匹配扰动,并利用李亚普诺夫稳定性定理证明所设计的控制器可以保证闭环系统的稳定性。借助MATLAB仿真软件和实验平台对系统进行仿真控制实验,与传统的比例-积分-微分(PID)控制方法进行比较。结果显示:当旋转倒立摆系统受到外加扰动时,基于DOB的SMC方法和PID控制方法都能使系统恢复平衡。在同等条件下,PID控制方法虽然让旋转倒立摆的摇杆在1.5 s左右恢复稳定,但摇杆已经偏离了原来的平衡位置,摆杆也出现了大幅度的晃动。在基于DOB的SMC方法作用下,旋转倒立摆的摇杆在经过1 s的小幅度转动后又稳定在了平衡位置,摆杆也在小幅度振荡后保持平衡。     

分级模糊滑模解耦控制方法在二级倒立摆中的应用

采用分级模糊滑模解耦控制方法,将二级倒立摆非线性系统解耦成几个次级系统,基于Lyapunov函数的自适应规则来调解分级滑模控制器的耦合因素,并且通过仿真实验,在保证系统稳定性的基础上,获得了良好的解耦性能,同时也验证了该方法的可行性及优于采用常规模糊滑模解耦控制的解耦性能.     

基于观测器的倒立摆变结构控制

针对单级倒立摆这一非线性系统，在对它的非线性模型进行线性化处理的基础上，利用滑模变结构控制方法设计了控制律，同时考虑到其实际物理过程，设计了非线性观测器用于控制律中状态变量的估计。最后在Matlab／Simulink上进行了仿真实验，实验结果说明了该方法的有效性。     

二级倒立摆基于融合函数的模糊控制

文章针对多变量、非线性、强耦合性的二级倒立摆系统,采用模糊控制理论研究了二级倒立摆的稳定控制问题.考虑到二级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR控制方法设计了融合函数以降低模糊控制器的输入变量维数,降低了控制器的设计难度,并研究了量化因子对控制效果的影响,通过设置阈值使量化因子可自动调节,...     

二级倒立摆的三种控制方法比较

通过采用LQY最优控制、变结构控制及模糊控制3种方法对二级倒立摆系统进行实时控制,从理论上讨论了这类典型的非线性自不稳定系统控制器的设计方法,通过分析指出各种方法之间的优缺点,并通过数字仿真加以证实。     

环形二级倒立摆H∞鲁棒控制器设计及仿真

研究了环形二级倒立摆的平衡控制,首先利用拉格朗日动力学方法建立了环形二级倒立摆的数学模型,分析了系统的稳定性及能控能观性;接着引入H∞回路成形鲁棒方法设计其控制器,但考虑到H∞控制器阶次过高的问题,因此采用最小信息损失方法对设计的控制器进行了降阶.通过仿真验证,证实了降阶后的H∞回路成形控制器对于环形二级倒立摆平衡控制有良好效果.     

二级倒立摆两种控制方法的对比研究

针对二级倒立摆系统的稳定控制问题,提出了LQR控制和改进的模糊控制两种控制方法。首先,采用两种控制方法设计了两种二级倒立摆系统的控制器;其次,通过仿真结果表明两种方法是有效的,但是改进的模糊控制方法比LQR控制方法效果更好;最后,将改进的模糊控制方法成功运用到了直线二级倒立摆实物系统上,进一步验证了该方法更适合解决这类非线性控制问题。     

非线性不确定系统的鲁棒拟人控制器设计

尽管拟人智能控制方法自提出以来取得了很多成功应用，但在系统存在不确定性的情况下，如何基于拟人智能控制方法设计系统的鲁棒控制器一直是个难题．针对仿射非线性不确定系统，结合二级倒立摆系统作为设计实例，提出了一种鲁棒拟人智能控制器设计方法．首先，基于被控对象的标称模型设计拟人控制律；然后在采用拟人控制律的基础上，应用积分滑模控制方案设计鲁棒补偿器，用以抑制模型不确定性对系统稳定的不利影响、提高系统的鲁棒性．最后，对二级倒立摆控制系统进行了仿真和实验验证，仿真和实验结果进一步证明了设计方案的有效性．     

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.     

倒立摆平衡系统变结构控制器的设计

系统作滑模运动时其模态几乎与外界扰动和参数摄动无关，这时系统具有相当强的鲁棒性和抗干扰能力。本文把变结构控制策略应用于倒立摆平衡系统，设计出带状态反馈的变结构控制器，并进行了仿真研究。结果表明该控制系统对敏感部位上摆扰动及参数摄动具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于状态观测器的二级倒立摆的输出研究

针对二级倒立摆系统安装状态观测器实现实时状态反馈,是否会对系统输出造成影响的问题,从力学的角度分析了二级倒立摆的结构及运行过程,然后利用Lagrange方程对该设计进行模型建立,进而通过理论计算求出倒立摆的数学模型。将构建的数学模型通过MATLAB/SIMULINK进行仿真,并与安装状态观测器后的模型仿真输出进行对比,分析系统模型仿真输出的变化。通过仿真得出,加入状态观测器不仅能实现对数据的实时反馈,而且对系统输出没有影响,并且对倒立摆系统的控制起到了很好的辅助作用。     

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。