基于三步法的二级倒立摆系统研究

【目的】为解决二级倒立摆系统非线性和强耦合问题，获得更好的稳定性和控制性，本研究设计一种基于三步法的控制器。【方法】建立二级倒立摆系统的状态空间模型，并划分为三个子系统。按照三步法控制器的设计步骤，对二级倒立摆子系统进行控制器设计，避免倒立摆系统在整体分析时出现耦合问题。【结果】通过李雅普诺夫函数证明了该控制器的稳定性。【结论】仿真结果证明，该控制器在二级倒立摆系统稳定控制中的有效性，具有更小的超调和平稳的响应过程。     

基于PSO-LQR的二级旋转倒立摆控制系统设计

二级倒立摆是一个典型的多变量、非线性、强耦合的不稳定系统,其系统模型的建立及控制方法的设计在控制工程领域具有重要意义.针对所设计的二级旋转倒立摆采用拉格朗日方程法建立了系统动力学模型;然后根据此动力学模型,设计了一种基于粒子群优化算法的线性二次型控制器(PSO-LQR)对系统进行稳定控制;最后分别采用LQR控制器及PSO-LQR控制器对旋转二级倒立摆系统的稳定控制进行了仿真验证.仿真结果表明,两种控制方法都能对该系统进行良好控制,且基于PSO-LQR方法的控制器能够获得更好的控制效果.     

输入受限的倒立摆系统变结构PID控制研究

针对输入受限的直线一级倒立摆系统控制问题,本文提出了Anti-windup变结构PID控制器。在输入受限的倒立摆系统中,对传统PID与Anti-windup变结构PID的两重算法仿真实验对比研究,结果显示:Antiwindup变结构PID不仅可以满足输入受限倒立摆系统的控制要求,还具有良好的稳态效果、较短的调节时间和较小的超调量。     

单级倒立摆迭代非线性滑模位移控制

针对倒立摆的位移控制,提出一种非线性滑模变结构控制方法.通过对系统输出的递归分解迭代设计,构成了扩展状态空间上的复杂非线性滑模,结合增量反馈控制,无需对系统不确定性的估计,可以稳定摆的倒立并将小车驱动到任意的距离.非线性滑模分解迭代方法结构简单、易于实现,设计过程的物理意义明显,利于参数整定保证控制系统稳定性以及分析输出特性.仿真结果表明,小车位移稳定时间、最大移动速度以及位移过程中摆角最大幅度均可通过设计参数调节,且控制器对倒立摆系统参数变化不敏感、具有强鲁棒性和良好的控制品质.     

倒立摆系统的鲁棒H_∞控制及仿真

倒立摆系统是一个复杂的、非线性的、不确定的高阶自然不稳定系统,是学习控制理论课程和进行各种控制实验的典型实验平台,是研究各种控制理论的理想受控对象,具有重要的理论研究价值.针对倒立摆参数不确定性的问题,应用线性矩阵不等式方法设计H∞状态反馈控制器对倒立摆平衡系统进行控制.对系统进行仿真的结果表明,在系统参数不确定的情况下,H∞控制方法比模糊控制方法更加有效.     

非线性系统的广义模糊控制

提出了一种基于T-S 模糊模型的非线性系统的鲁棒跟踪控制方案. 首先将系统的模糊模型等价变换为广义系统模糊模型,然后设定跟踪性能指标,结合线性矩阵不等式方法设计了鲁棒跟踪控制器. 该方法不仅减少了求解复杂度,而且因减弱了对待定矩阵的限制而降低了保守性. 将该方法应用于倒立摆系统,实现了角度和角速率的 精确快速跟踪控制,从而表明了方法的有效性.     

倒立摆系统的虚拟现实仿真方法在数学教学中的应用

探讨了虚拟现实技术在数学建模课程建设中的应用.利用Blender软件对倒立摆系统进行了实物建模,得到了倒立摆系统的虚拟模型.导出虚拟模型为虚拟现实场景文件.利用一种新的滑模控制技术和Matlab中的Simulink仿真工具,实现了倒立摆系统的虚拟仿真.提出的虚拟现实仿真方法可以很方便地应用在日常教学中,还集成到在线课程的动态演示系统中.     

一类非线性大系统的间接自适应分散神经网络控制

针对仿射非线性大系统,采用分散控制的思想,利用模糊神经网络辨识方法对各个子系统建立NARMA模型,运用自适应控制、滑模控制方法消除各子系统间的非线性关联项及不确定的外部干扰,并使用神经网络的辨识结果来调节控制器参数,形成间接自适应分散神经网络控制器.最后,将本文提出的控制方法运用于互连双倒立摆仿真中,结果表明所提出的算法是有效的.     

基于Riccati方程的二级倒立摆控制

给一组二级倒立摆实验系统设计控制规律.真对控制目的,对该系统进行了数学建模,求出了线性化的系统状态空间,根据平衡控制特点,选定目标函数.基于Riccati方程算法,对不同控制权进行试验.通过MAT-LAB,最终求出一组合适的控制律,并给出了仿真结果.在此控制律下,改变状态空间的参数,仿真曲线几乎不变,证明系统有鲁棒性.     

混沌和超混沌系统控制的辅助系统设计方法

提出了一种控制混沌系统或超混沌系统的辅助系统设计方法.对于任意的混沌系统或超混沌系统,可以构造它们的辅助系统,并且能够设计一种迭代控制器.该控制器能够稳定吸引子内部的不稳定周期轨道.Rossler超混沌系统和广义Henon映射的仿真结果均验证了该方法的有效性.     

单级倒立摆控制系统的Riccati寻优设计法及MATLAB仿真

本文构造了一个单级倒立摆系统,欲对其实施垂直于地面的平衡控制.首先对该系统进行了数学建模和线性化处理,然后根据系统约束条件,采用Riccati寻优法,利用MATLAB计算出全状态反馈控制律,根据这个控制律,给系统设计了一个降维观测器,最后使用SIMULIK对整个控制系统进行了仿真.仿真结果表明,该控制系统鲁棒性很强.     

计量保证方案工作原理及溯源流程析论

计量保证方案通过对传递标准和核查标准反复检测,取得过程参数,利用数理统计方法,采用t检验、F检验等手段,确定校准的总不确定度,控制校准质量。它采用闭环量值传递溯源方式,检查下级参加实验室计量器具所能达到的测量准确度,以及下级测量人员的技术水平和实验室工作现场条件引入的误差。保证参加实验室的日常计量工作一直处于连续统计控制范围内。     

MATLAB仿真软件在直流调速系统教学中的应用

针对电力拖动自动控制系统课程的教学特点,基于双闭环直流调速系统的设计,介绍了MATLAB仿真软件的应用.为了更贴近工程实际,在MATLAB环境下,建立了基于电气元件模块的仿真模型.通过仿真,不仅验证了理论设计方法的有效性,同时也培养了学生理论分析和工程设计的能力,为电力拖动自动控制系统课程的教学提供了一种新的思路和方法.     

控制Lyapunov函数在自适应控制中的应用

研究了一类带有未知参数的非线性系统的自适应稳定问题,利用控制Lyapunov函数方法设计出一种自适应控制器.该控制器对系统的参数和状态的不确定性具有鲁棒性,并且能保证系统自适应稳定.     

具有位移感知功能的超磁致伸缩微位移执行器的研究

采用新型的功能材料——超磁致伸缩材料作为微位移器件,研制了一种具有位移感知功能的超磁致伸缩微位移执行器,并建立了其微位移闭环控制系统.提出了一种高分辨率、无摩擦、传感/位移传递一体化的圆形膜片式柔性结构,作为超磁致伸缩微位移执行器的微位移传递和感知机构.应用薄板弯曲理论得出了相应的挠度、应变变化率的解析表达式及分布曲线,确定了微位移感知传感器的分布形式,实现了执行器的微位移感知功能.同时,对研制的具有位移感知功能的超磁致伸缩微位移执行器及其微位移闭环控制系统进行实验研究,结果表明:执行器的微位移感知灵敏度和系统的微位移闭环控制精度较高.