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。     

三级倒立摆的混合控制

针对传统模糊控制的不足,基于三级倒立摆多变量非线性的数学模型,设计了由模糊控制器和线性二次最优控制器组合的混合控制器.当小车到达某一指定位置时,模糊控制器切换到线性二次型最优控制器.仿真结果表明:混合控制器有效克服了模糊控制器在定位精度低和线性二次型最优控制器响应时间慢的缺点,优于单一的模糊控制器或线性二次型最优控制器...     

单级倒立摆系统的仿真研究

对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究. 首先建立了系统的数学模型,然后分别采用PID方法、最优控制策略的LQR方法和极点配置方法设计控制器,最后对控制系统进行了仿真实验研究. 仿真实验结果不仅证明了三种方案对系统平衡控制的有效性,同时也展示了它们的控制品质和特性.     

基于模糊控制二级倒立摆实验装置的二次开发

二级倒立摆实验装置系统采用直流电机驱动和内置DSP芯片控制,通过RS-232串行总线与计算机通信。由于该系统的数学模型是非线性的。很难用经典的控制方法时其实现实时控制,基于此时实验装置的控制系统进行二次开发,引入了模糊控制方法改善原有的线性控制算法。模糊控制的核心是模糊控制规则,所以确定合适有效的控制规则成为解决问题的关键,而采用基于经验和基于系统仿真结果相结合的方法,制定出了简单适用的规则库。调试结果表明,系统具有良好的稳定性。     

基于模糊控制的单级旋转倒立摆系统设计

单级旋转倒立摆系统是一种典型复杂的,不稳定的非线性系统。该系统作为一种理想的实验平台,被广泛应用于控制理论教学和各种控制方法的验证中。该文介绍了单级旋转倒立摆的系统组成结构,设计了相应的模糊控制器,并以自制的单级旋转倒立摆为研究对象开展此项研究。最终的实验结果表明,该系统的稳态特性和动态特性均较优。     

环形单级倒立摆起摆控制研究

针对倒立摆的起摆控制，建立了环形单级倒立摆基于拉格朗日方程的运动方程，在此基础上提出了能量控制的概念，并将能量补偿控制应用在环形单级倒立摆系统上．仿真和实际控制结果表明了所提出方法的有效性和可行性．     

单级倒立摆的专家模糊控制

详细地阐述了专家模糊控制的基本原理,引用控制界中成功的实例倒立摆进行了系统分析,并采用专家模糊控制这一理论解决倒立摆的垂直问题和回到中心问题,在此基础上用高级Ｃ语言来进行了专家模糊推理器的实现,以便于用交叉汇编技术形成机机器代码,把程序固化在单片机上实现控制。     

基于LQR最优调节器的二级倒立摆控制系统

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。本文建立了二级倒立摆的数学模型,并推导出模型的状态空间表达式,分析了系统的稳定性,能控性和能观性,利用了线性二次型最优调节器(LQR)方法实现对二级倒立摆的最优控制,MATLAB仿真结果表明了该方法的有效性。     

单级倒立摆两种控制方法的研究

本文针对多变量、非线性、强耦合性的倒立摆系统,建立了单级倒立摆的数学模型。采用PID、LQR两种不同的控制方法对单级倒立摆系统进行了实时控制效果的实验对比。从理论和实验方法上讨论了这类典型非线性自不稳定系统的控制器的设计方法及其实际控制效果的特点．指出了不同方法的优缺点。     

基于MRAC的单级直线式倒立摆的控制研究

为了实现单级直线式倒立摆的自动控制,采用前馈反馈复合式模型参考自适应控制(Model Reference Adaptive Control,MRAC)对单级直线式倒立摆进行控制研究,这种方法采用串级形式能有效抑制参数的振动而产生的随机扰动,获得了很好的鲁棒性,同时能在确保系统稳定的基础上改善系统的动态性能。     

单级旋转倒立摆控制研究

介绍了单级旋转倒立摆的组成结构,设计了一种基于T-S模型的模糊控制器,并以Quanser公司生产的旋转倒立摆系统为研究对象进行了实验研究,实验结果表明该模糊控制器的可行性,而且具有稳定性好和算法简单的特点.     

基于倒立摆的综合性实验设计

倒立摆不仅仅是一种优秀的实验教学设备,也是进行控制理论研究的理想实验平台。其控制策略与杂技顶杆平衡的技巧有异曲同工之处,极富趣味性,可将许多抽象的控制理论概念直观地表现出来,学生可以在轻松、直观的实验中掌握所学的控制理论和算法。针对倒立摆实验系统设计一系列控制理论综合性实验,使学生在实验中不断地完善知识结构,提高实践能力,同时又给学生提供更多的选择空间,使其在专业上得到深度训练。     

基于多Agent的倒立摆模糊控制系统

在研究Agent技术的基础上,结合模糊控制的特点,提出了一种基于多Agent的模糊控制系统.根据Multi Agent System的设计原则,将系统分解为三个Agent,通过建立三者之间的协商策略,使各Agent间相互作用,相互联系,完成了单个Agent所无法完成的任务.对倒立摆系统的仿真验证了Agent思想与模糊控制理论结合的可行性和有效性.     

旋转式倒立摆控制策略

基于旋转倒立摆模型,分别应用状态反馈、状态反馈 PID和状态反馈 Fuzzy等控制策略进行控制,通过仿真研究表明这些算法的可行性及有效性.     

单时滞倒立摆系统的稳定性分析

对单时滞倒立摆系统方程进行稳定性分析,通过对系统线性化方程的特征方程根分布的分析,给出了时滞量改变对系统稳定性影响的具体结论和公式.适当的滞量值会使倒立摆系统具有良好的稳定性.     

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。     

倒立摆的移动控制

构造了带自由摆的倒立摆,利用现代控制论的方法,使倒立摆在保持直立的状态下能够向任意位置移动,从而为两足步行机器人的步行研究提供借鉴。     

Hardware implementation of the quadruple inverted pendulum with single motor

Inverted pendulums are always used to verify some qualities and effect of certain control theory or method. Single or double inverted pendulum control system has been extensively studied for education and research purposes. However how to control a triple inverted pendulum is a difficult problem, which just a couple of control experts can solve including us. Undoubtedly, to implement controlling of a quadruple inverted pendulum is a very difficult problem, but we first successfully accomplished it using variable universe adaptive fuzzy control method in August, 2002. In this paper, a controller for a quadruple inverted pendulum is demonstrated using the variable universe adaptive fuzzy control theory.     

倒立摆控制的无扰切换

针对倒立摆控制问题,改进了Fantoni和Lozano所设计的控制方法,提出一种近似实现控制器无扰切换条件。建立两个切换控制器的控制量等式,在最高点邻域采用Taylor展开方法求解这个非线性方程,得到一个近似无扰切换点集,根据倒立摆的物理模型特点,在这个集合中选择一个切换点,并在它附近取一个区间作为控制器切换的条件。采用倒立摆的位移、平移速度、角度、角速度作为调度变量,根据这些量和切换条件选择控制器参数。仿真结果说明:这种方法基本实现控制器的无扰切换。     

基于T-S模型的倒立摆LQR模糊控制

对固高倒立摆的控制目标、T-S建模方法、LQR控制器的设计、参数Q与控制性能的关系进行了分析,根据各个T-S模糊子集中倒立摆系统所处的不同状态,权衡2个控制目标的比重,选取合适的Q参数,从而设计出有针对性的控制目标的LQR模糊控制器,拓宽了LQR控制器在非线性领域的应用.实验结果证明了它的有效性.