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。     

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.     

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.     

基于状态观测器的倒立摆系统控制与实验研究

针对具有非线性、强耦合等特性的典型多输入多输出控制实验系统,建立了倒立摆系统的结构模型,阐述了系统的工作原理.提出了一种基于状态观测器的控制器设计方法,并在建立系统模型过程中,采用振动和力学原理对倒立摆系统的相关重要参数进行了实验测定.通过实验验证了所提出控制方法的有效性,为倒立摆系统稳定性控制、系统设计以及其他相关研究提供了理论依据和方法.     

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。     

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.     

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。     

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.     

变结构广义预测控制

在变结构控制的基础上,引入了广义预测控制,导出了变结构广义预测控制的算法。该算法比传统的变结构控制算法有更强的鲁棒性,仿真结果验证了算法的有效性。     

气动人工肌肉系统控制性能的实验研究

采用变结构控制对单根气动人工肌肉系统进行了实验研究,分析了气动人工肌肉系统的控制特性。实验结果表明气动人工肌肉系统是强非线性、低刚度的控制系统。简单的变结构控制算法不能够实现单根气动人工肌肉较大范围和伸缩过程的控制要求。应根据控制需要,将变结构控制与智能控制方法相结合,以实现系统鲁棒性和高精度控制。为气动人工肌肉系统控制策略进一步的研究奠定了基础。     

飞机防滑刹车系统变结构控制抑制抖振方法研究

采用变结构控制方法设计了飞机刹车系统控制器,并采用Ambrosino切换函数法和改进指数趋近律法来抑制抖振.根据滑移率不变的控制目标设计了变结构控制的滑模面,并完成了变结构控制器设计.研究了Ambrosino切换函数抑制抖振的方法,改进指数趋近律以提高飞机刹车系统的快速性和稳定性的问题,并将两种方法作了比较.     

位置伺服系统中的滑模控制

本文运用变结构控制理论,给出了用于一类位置伺服系统的滑模控制方案。针对具体的数控机床进给系统,进行了数字仿真研究。仿真结果表明:所设计的滑模控制器具有鲁棒性强、结构简单、易于实现的优点。     

Variable Structure Control for Unmatched MIMO Nonlinear System with Its Application to MCFC Stacks

A new Variable Structure Control (VSC) with Rapid-Smooth Reaching Law (RSRL) and RapidConvergent Sliding Mode (FCSM) is proposed, which is based on normal VSC system. When it is used to unmatched MIMO nonlinear system, the authors combine the method of Input/Output Linearizing (I/O L) with VSC: they use the I/O L method to solve the “Unmatched“ problem and use the new VSC to get good result of control. After analyzing the robustness of the MIMO nonlinear system, they use this novel controller to the temperature and gas pressure control system of Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) Stacks. Simulation provides quite satisfactory performance with unmatched uncertainties and extemal disturbances. Its future actual application is practical.     

不确定系统的参数自适应变结构控制

针对满足匹配条件且不确定部分上界不确知的动态系统设计了变结构控制 .不确定部分 ,可以包括系统内部参数的扰动、系统外部的干扰或系统的非线性部分 .变结构控制的设计无需不确定部分的上界值 ,只要不确定部分满足一些简单的条件即可 .在采用连续化方法之后 ,抖振得以消除 ,使该方法简单、实用 .通过对倒立摆的仿真研究 ,验证了方法的正确性 ,表明在赋予系统强鲁棒性的同时 ,该方法也使系统获得较满意的快速性能     

基于PC机的汽车无级变速器电控系统研制

在汽车无级自动变速器的开发中，系统的匹配控制规律非常复杂，控制参数需要经常调整修定。直接采用单片机系统进行调试开发的周期长、效率低。提出了一种基于PC机的上下位机电控开发方案，在开发中将汽车无级变速器的电控单元简化为只做参数跟踪、测量和控制量执行的下住机，而系统的匹配控制和参数显示由上位机的Pc机来实现，上、下位机之间采用串行进行通讯，并用VisualC 6．0编制了相应的监控及调试软件。实践表明。系统结构合理，运行稳定。实现了对汽车无级自动变速器电控系统的开发。     

感应电动机拖动装置的滑动模控制

本文针对感应电机运行时参数变化范围大，存在负载扰动的情况。用两种方法进行解耦滑模控制．前半部分将变结构模型参考自适应控制理论应用到系统中，使系统具有较好的动态响应与鲁棒性，并给出了仿真结果．后半部分则运用滑模理论对系统内环直接进行解耦和控制，而外环采用常规控制，实验结果证实了该方法的有效性。比较而言，后者更易于实现，鲁棒性更强。     

开关磁阻电机的智能滑模控制

阐述了在利用有限元法计算开关磁阻电机（SRM）磁通、转矩的基础上，得出SRM的状态方程，并针对SRM定转子铁芯的双凸极结构、磁场分布严重非线性，采用常规的线性控制方法难以达到理想的控制效果这一现实，提出在常规滑模控制器的设计中引入模糊控制，构成智能滑模控制器，并着重介绍了智能滑模控制器的设计方法，给出了SRM的智能滑模控制系统的结构框图，仿真结果表明：开关磁阻电机的智能滑模变结构控制方法简单，有良好的动态性能，较好的鲁棒性。     

基于BP神经网络的注塑变频控制系统设计

针对注塑机存在严重能耗,提出了基于BP神经网络的注塑变频控制系统设计方案。该方案采用ARM Cortex-M3内核微控制器采集压力、流量信号,利用BP算法计算出对应的控制量,改变变频器的输出频率,进而控制油泵电机,实现注塑节能。实验结果表明,该系统节约注塑机能耗可达30%—60%。