一阶倒立摆的LQR稳定控制研究

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。本文首先叙述了对倒立摆系统稳定性研究的意义,综述了倒立摆的研究现状。其次着重介绍了LQR控制的相关理论,设计出一阶倒立摆系统的控制器。然后,对设计出的控制器进行Matlab/Simulink仿真并将仿真结果应用于固高倒立摆实时控制系统中,比较实验结果,最后得出结论。     

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。     

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。     

两级倒立摆的鲁棒H∞状态反馈控制

简要地介绍了基于观测器的鲁棒Ｈ∞状态反馈综合方法，并利用这种方法对两级倒立摆平衡控制系统进行了研究，给出了鲁棒控制器并通过仿真的手段对所得的闭环系统进行了分析．结果表明，利用本方法所设计的两级倒立摆平衡控制系统的鲁棒稳定性是令人满意的．     

基于多指标非线性控制的单级倒立摆控制

针对单级倒立摆的稳定性问题,建立了单级倒立摆系统的四阶非线性数学模型,运用多指标非线性控制方法,设计了一个多指标的非线性控制器,并借助于系统特征根配置的方法,整定了该控制器中的c、k参数,实现了小车的水平位置和摆杆角度的稳定控制．最后,同时对线性最优二次型调节器和多指标非线性控制进行仿真对比,仿真表明：与线性最优二次型调节器相比,多指标非线性控制方法在控制效果上更为令人满意．     

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.     

基于精确线性化理论的倒立摆系统最优控制

倒立摆是自动控制理论研究的典型实验设备,由于其具有强非线性与强耦合性,一直是先进控制算法研究的热点.文章采用了一种微分几何方法--李理论,对倒立摆系统进行精确反馈线性化,此种线性化方法使模型更多地保留了原系统主要的非线性部分,更能逼近实际系统.在此线性化模型的基础上,对倒立摆系统进行最优稳定控制设计.仿真结果表明,所提出的精确反馈线性化方法对于倒立摆系统的控制器设计是有效的.     

基于二级倒立摆的自适应神经网络模糊控制

针对二级倒立摆系统,提出了一种先进的智能控制策略．该种方法采用BP算法与梯度下降法结合的混合算法对Takagb-Sugeno模糊模型中的前项及后件参数进行优化修正,在已获得的客观输入输出数据对的基础上,提出一种基于自适应神经网络的模糊推理系统ANFIS来对倒立摆系统进行建模和控制．仿真结果表明,所提出的设计方法是正确的和可行的．     

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.     

发动机动力总成惯性参数的测量研究

车辆发动机动力总成惯性参数的准确获得对于发动机的设计和优化十分重要,普遍采用的扭摆法由于多次工装引入了大量的人为误差,同时降低了测量效率,亟待改进.本文介绍了一种新型发动机动力总成惯性参数测试实验台的测试方法,通过利用可倾斜平台改变发动机动力总成与转台主轴的相对位置,从而测量其质心、转动惯量、惯性主轴等惯性参数.     

飞行器质量特性参数测量

质量特性参数(质量、质心、转动惯量、惯性矩)是飞行器重要飞行技术参数,传统的质量质心和转动惯量分别采用质心台和扭摆台测量,一次只能获取安装方向上的质心和转动惯量。由于飞行器结构上的原因,要求物体在一次装夹下高精度获取所有物理参数。为解决这一问题,将质心台和扭摆台合并为一质量特性参数综合试验台,并在台面上安装了可旋转和水平倾斜的斜台,将试件在斜台一次装夹下,测量试件在不同状态下的转动惯量,利用坐标转换法计算出物体三轴转动惯量和惯性矩等质量特性参数方法。阐述了一次装夹下物体质量质心及转动惯量测量原理,讨论了产生测量误差主要原因,分析了斜台倾角误差对测量精度的影响。     

基于坐标变换与距离测定的三线扭摆方法

针对传统测试方法的局限,介绍了一种改进的三线摆方法。该方法无需角度测量即可同时测定复杂刚体或结构的10个惯性参数,包括1个质量、3个质心坐标、6个转动惯量与惯性积参数。介绍了运用三线摆测定惯性参数的原理、基本关系式与关键步骤,包括利用配重辅助姿态调整、测定距离以确定空间点坐标以及计算坐标变换矩阵。说明了测试误差的构成,并提出误差评价指标。测试实例显示,该方法具有足够精度,且因避免了角度测量而具有更高的效率。     

基于坐标变换与距离测定的三线摆方法

针对传统测试方法的局限,提出一种改进的三线摆方法。该方法无需角度测量即可同时测定复杂刚体或结构的10个惯性参数,包括1个质量、3个质心坐标、6个转动惯量与惯性积参数。介绍运用三线摆测定惯性参数的原理、基本关系式与关键步骤,包括利用配重辅助姿态调整、测定距离以确定空间点坐标以及计算坐标变换矩阵。说明了测试误差的构成,并提出误差评价指标。测试实例显示,该方法具有足够精度,且因避免了角度测量而具有更高的效率。     

运载火箭级间分离能源布局优化技术

针对级间分离能源布局设计,通过建立级间分离动力学控制方程并开展解析分析,研究了分离能源布局与箭体转动惯量、质心位置和质量等参数之间的关系,获取了分离能源布局的理论公式,给出了最佳布局位置。结果表明：仿真计算与理论分析一致性较好。可见,研究成果可作为分离能源布局的依据,对提高论证效率、开展分离系统优化设计具有重要的工程意义。     

车辆横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度识别方法的研究

车辆参数辨识在汽车正逆向开发及控制器设计等方面是必要前提与技术难点.目前参数的获取主要有两种方法:通过仪器测量的方法和系统辨识技术.研究了一种能够识别横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度的实验辨识方法.该方法通过汽车转向盘转角脉冲输入获得的实验数据,首先采用时域法辨识车辆横摆角速度对转向盘转角和侧向加速度对转向盘转角的传递函数,再通过非线性最小二乘法拟合传递函数中包含的横摆转动惯量和前后轮胎侧偏刚度,使所得频响特性和辨识所得频响特性误差最小,最后通过仿真验证该方法的理论可行性.所提的实验辨识获得横摆角速度和轮胎侧偏刚度参数的优点是无需特制或购买专用测量设备,尤其在实验条件受限情况下,更具有重要的工程实际意义.     

柴油机电子调速器配机模拟试验装置的研制

简要介绍了柴油机电子调速器配机模拟试验装置的基本工作原理及其系统的设计。采用数字计算机仿真技术，研制了一柴油机电子调速器配机模拟试验装置。试验结果表明，该装置能较逼真地模拟电子调速器与柴油机配机的工作情况，并能方便地测取电子调速器的主要性能参数。     

发动机转动惯量的实验测定

发动机转动惯量是发动机系统动态模型的一个重要参数,一般需要通过试验测取发动机转速衰减曲线,再由曲线拟合而得。在文中提出一种试验曲线的全程拟合法,比以往的标定转速点拟合法可以取得更高的精度。     

基于ANSYS的180t转炉倾翻特性分析

以为某公司设计的180 t转炉为基础,利用ANSYS软件对其倾翻特性各个参数进行计算和模拟,得出了倾翻过程中炉壳、炉液等的质心变化规律及转动力矩曲线图。进一步确定了转炉耳轴的最佳位置,为探索转炉设计的新方法提供了一种思路。     

摩托车法规行驶循环的发动机台架模拟

开展了摩托车发动机动态性能测试方法和试验的研究.在动态台架上,通过改变测功机施加到发动机连接轴上的阻力矩来模拟离合器、变速器及制动器等模型,并根据测试的转动惯量及道路阻力等数据,完成了某款125mL摩托车整车模型的建立.分别对采用不同惯性质量模型的道路试验进行模拟,并与转鼓试验台上的测试数据进行对比.结果表明,当惯性质量为整车基准质量1.1倍时,其最大车速、滑行距离和5挡超越加速时间的误差都在3％以内,而等速百公里油耗试验,除了车速在35 km/h外,其余误差都在5％以内,模拟结果与试验结果吻合良好.利用驾驶员操作特性模型,研究了不同换挡规律对车辆加速性能的影响.最后,在动态台架上完成了摩托车法规行驶循环的模拟,其具有较高的控制车速轨迹精度的能力.