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.     

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。     

基于系统内部限制的二级倒立摆控制器

倒立摆装置被公认为自动控制理论中的典型试验设备.通过讨论分析开环系统的不稳定极点和零点给闭环系统带来的超调和下冲等一些必然属性,设计了二级倒立摆的控制器.该控制器能有效的减少系统输出的超调和下冲,并使系统有很好的鲁棒稳定性.实验结果表明该控制器可以对二级倒立摆进行有效的控制,说明了设计方法的有效性.     

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.     

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.     

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.     

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.     

数字式座舱压力调节系统的模糊滑模变结构控制

针对座舱压力调节系统的非线性和参数时变特性,提出了模糊滑模变结构控制方法. 模糊滑模变结构控制算法保持了模糊控制器不依赖系统模型的优点,对参数变化和外界干扰等不确定性因素具有较强的鲁棒性,同时能柔化控制信号,减轻或者避免了一般滑模控制的抖动现象. 研究表明,模糊滑模变结构控制器与经典PID控制相比,具有超调量 小、稳态误差小、响应速度快、扰动抑制能力强等优点,试验结果证明了该方法对座舱压力调节系统控制的有效性.     

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.     

具时滞倒立摆系统的稳定性与Hopf分支分析

研究具时滞倒立摆系统的数学模型。通过分析系统线性化方程对应的超越特征方程根的分布情况,研究系统平衡点的局部稳定性以及Hopf分支的存在性,得到系统平衡点稳定的充分条件,确定了系统平衡点的线性稳定性区域以及产生Hopf分支的条件。利用Hassard规范型方法和中心流形理论,讨论系统Hopf分支的分支方向和分支周期解的稳定性,给出关于分支方向和分支周期解稳定性的详细计算公式。利用Matlab软件进行相应的数值模拟,验证了理论分析的结果。