基于滑模变结构的二级倒立摆系统设计与实验

利用滑模变结构控制对二级倒立摆系统进行了有效控制。本文以二级倒立摆为控制对象,首先阐述了研究倒立摆系统控制的意义,然后介绍了倒立摆系统的数学模型,利用滑模变结构控制方法对模型中摆的镇定、台车位置的调节和系统参数的不确定性设定了具体的控制规律,并使用两种趋近率方法抑制系统的抖振,利用MATLAB进行了仿真试验,试验结果说明了这种方法的可行性和有效性。     

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.     

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.     

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.     

基于最优控制LQR的单级倒立摆系统仿真研究

单级倒立摆控制是一个即复杂而又对准确性、快速性要求很高的非线性不稳定系统控制问题.在倒立摆系统数学模型的基础上,对系统进行了性能分析.应用现代控制理论最优控制LQR方法对单级倒立摆系统进行仿真控制研究,仿真结果说明反馈控制理论对倒立摆系统的控制是有效的,无论是系统的输出还是各个状态变量都具有较好稳定性和一定的鲁棒性.     

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.     

倒立摆控制的设计与仿真

针对倒立摆的稳定控制问题,阐述了二阶倒立摆的数学模型,采用线性二次最优控制理论,设计了倒立摆控制系统的线性二次型调节器和线性二次型输出器,使倒立摆系统闭环稳定。在Matlab 6.5环境下,对倒立摆系统在两种控制器作用下的控制过程进行仿真.结果表明,在非线性控制问题中,线性二次型输出器与线性二次型调节器相比,对倒立摆系统的控制更有优势。     

基于Sugeno模糊模型的倒立摆模糊控制

当倒立摆的摆角及摆速很小时,对倒立摆系统的动力学方程进行局部线性化,采用Sugeno模糊模型,得到相应的模糊规则,然后选择期望的闭环极点,可设计出极点配置状态反馈控制器对倒立摆系统进行控制,仿真结果证明了该方法的有效性,能够实现倒立摆系统的稳定控制。     

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xPC和反射内存网的半实物仿真

为了实现仿真系统的快速原型化以及保证群设备间的强实时性通信问题,提出了基于"xPC目标+反射内存网"的解决方案.介绍了基于xPC目标的半实物仿真系统设计过程,解决了xPC目标环境下利用反射内存技术构建高速实时网络的关键技术问题,测试了单点xPC目标的实时性和多点xPC目标间的反射内存网实时性.在某末制导半实物仿真系统中的集成和试验,验证了基于"xPC目标+反射内存网"的半实物仿真系统的仿真实时性和仿真精度.     

基于网络污水处理实时仿真与控制

构建了基于网络的污水处理实时仿真与控制系统的硬件平台，采用C＋＋ Builder语言，利用UML建模方法，开发了基于TCP／IP协议系统仿真与控制软件，实现了污水处理系统的实时仿真与控制。以CSTR工艺为例，以ASM No．1模型和二沉池的沉淀模型，在Matlab／Simulink下建立了系统的仿真模型，利用Matlab／xPC Target生成了控制内核，实现了该工艺的仿真和自动控制。运行结果表明：采用厌氧-好氧生物处理的CSTR工艺中的反应池和二沉池，可以实现实时运行控制和实时仿真，并具有良好的扩充性和移植性；证明了利用网络技术对污水处理过程进行实时仿真和实时控制在技术上是可行的。     

减振器硬件在环实验台构建

指出了传统减振器试验台在车辆动力学仿真中所存在的不足之处,提出了利用硬件在环的方式来实现对减振器的评价和基于整车性能的减振器匹配,描述了在环系统软硬件的详细构成以及各部分的数据交换关系.利用PID控制原理实现了对试验台的精确控制,并结合1/4车辆模型进行了硬件在环的仿真.本试验台亦可以作为车辆控制系统的快速原型平台使用.     

高速开关阀控液压缸的位置控制半实物仿真研究

为研究基于高速开关阀的液压缸位置控制问题,设计了基于高速开关阀和换向阀组合控制液压缸的回路,并采用PWM驱动高速开关阀.建立了控制系统的Simulink离线仿真模型,采用基于卡尔曼滤波的PID控制算法完成液压缸的位置跟踪仿真.最后借助Matlab/xPC Target搭建了高速开关阀控液压位置系统的半实物仿真测试平台,仿真与实验结果表明所设计系统结构的正确性,以及采用卡尔曼滤波的PID控制算法可有效提高液压缸的位置控制精度,借助半实物仿真技术可以提高高速开关阀控位置系统的设计效率.      

脉冲旁路耦合电弧惰性气体保护焊过程控制

摘要： 脉冲旁路耦合电弧惰性气体保护焊是一种新型的低热输入焊接方法.针对该方法焊接过程中耦合电弧稳定性较差的问题,提出通过改变送丝速度调节主路弧长控制耦合电弧稳定性的控制方案并进行了仿真分析,同时采用快速原型技术设计了焊接过程控制系统并进行焊接实验. 结果表明：模拟仿真结果证明提出的控制方案可以保证脉冲旁路耦合电弧惰性气体保护焊接过程的稳定性;通过焊接实验验证了仿真结果,同时获得了稳定的焊接过程与成形良好的焊缝.     

基于MatlabRTW的机器人伺服系统

本文提出一种基于MatlabRTW的机器人伺服系统的设计方案。基于五自由度排爆机器人,通过SIMULINK软件设计出机器人控制系统框图,并通过xPC目标系统编译,生成可运行于X86的实时控制系统。该系统采用一组PID复合控制器,具有专家特性。运行结果表明,该方案能取得良好的效果: 在较大载荷范围内,机器人都能运动平稳,系统具有很好的鲁棒性,实时性。     

插电式混合动力汽车硬件在环测试

分析插电式混合动力系统的结构特点,建立发动机数值模型、电机电池联合工作数值模型、自动离合器模型和整车动力学模型。分析系统输入输出信号的类型及特征,搭建基于MATLAB/xPC的插电式混合动力客车硬件在环测试系统。以纯电动和纯发动机工况切换为例,将驾驶员操作油门变化的实际数据作为测试的输入条件,对插电式混合动力客车的控制逻辑进行了硬件在环测试。测试结果显示自动离合器在油门变化剧烈时会出现频繁分离结合的现象。通过对测试数据和控制逻辑的分析,发现故障原因并进行了控制逻辑修正。采用修正后的控制逻辑在道路测试中取得良好的效果。     

一种基于xPC Target的快速控制原型平台

通过比较分析,确定了一个基于xPC Target快速控制原型平台的方案,将Simulink生成的仿真模型下载到目标机实时内核中运行,驱动外部设备,实现对实际被控对象的实时控制-相对于传统的控制设计,平台在实时处理能力、可扩展性和稳定性等方面都有比较明显的优势.     

单电源双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊工艺

摘要： 针对常规双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊（GMAW）的控制过程较复杂、焊接成本较高等问题,提出了采用单电源实现双丝旁路耦合电弧GMAW的方法,并设计了采用快速原型技术的实验系统.同时,进行了大量焊接工艺实验.实验结果表明：采用单电源的双丝旁路耦合电弧GMAW可以稳定焊接,但相对于双电源的双丝旁路耦合电弧GMAW其稳定工作区间更窄;通过调节旁路送丝速度快慢的焊接工艺实验,分别找到了在主路电流为300、350、400、450、500、550A时旁路送丝速度的稳定工艺区间.     

转台控制器实时性能的半物理仿真方法

针对转台控制器实时性能难以进行理论估算的问题,运用虚拟转台概念,利用MATLAB中RTW工具包支持的xPC目标构建了转台控制器的半实物仿真系统,在PC机上实现了转台控制器实时性能的半实物仿真.实验结果表明,基于xPC的转台控制器实时性能的半实物仿真方法可以方便地给出控制器的实时性能指标,同时也为基于PC的转台控制器软、硬件快速开发提供途径.