基于LQR理论的直线单级倒立摆PID控制仿真研究

针对一级倒立摆不稳定的特性,为其建立了数学模型,并采用双PID控制策略对其进行控制.通过线性二次型最优控制(LQR)理论计算出反馈矩阵K,将K中的参数作为PID控制器的参数.计算机仿真实验结果表明,此方法可以简化PID控制器参数的选取过程,并对直线一级倒立摆系统取得了良好的控制效果.     

基于遗传算法优化的双回路模糊控制倒立摆系统

通过遗传算法、模糊控制、PID的结合,对直线一级倒立摆的平衡控制问题进行了优化控制。首先用牛顿-欧拉法建立倒立摆的动力学模型,得出系统的传递函数和状态空间表达式,分析系统的稳定性和可控性。以此为基础,先设计了PID单回路和双回路控制器;然后用遗传算法优化PID参数;再用优化的参数设计双回路模糊PID控制器;并用MATLAB对系统进行了仿真。纵向和横向控制方法的对比分析表明:该方案控制效果最好,能同时控制角度和位移;其参数可在最优PID初值的基础上在线修改,实现最佳调整,使对象具有良好的静态和动态性能。     

采用自适应模糊PID的二阶倒立摆控制

建立一个二阶倒立摆的数学模型,将常规比例-积分-微分(PID)控制与模糊控制相结合,设计模糊PID控制器,实现PID参数的自适应模糊整定.仿真实验表明:所设计的模糊PID控制器能很好地实现二阶倒立摆的扶起平衡控制,控制效果明显好于常规PID控制器,超调量和调节时间较小,具有较好的抗干扰能力,非常适合二阶倒立摆模型的稳定控制.     

基于SimMechanics的直线六级倒立摆LQR控制研究

六级倒立摆是一个复杂的不稳定系统,数学建模较为繁琐.本文采用了MATLAB软件的SimMechanics工具箱建立直线六级倒立摆的机械结构模型,利用LQR理论设计出状态反馈控制器,对指定初始角度的直线六级倒立摆系统进行控制,得到了良好的控制效果.     

基于反步设计与LQR结合的一级倒立摆控制器设计

本文在阐述倒立摆的研究背景后,利用动力学分析方法推导出直线一级倒立摆系统的数学模型,首先采用Backstepping设计方法对摆杆子系统设计镇定控制器,这样保留了控制器中的非线性部分,使得所设计的控制器具有较强的鲁棒性。然后在局部线性化的基础上采用LQR最优控制方法设计控制器来稳定小车。最终两者结合起来,形成整个倒立摆系统的控制器。并通过仿真验证了该设计方法的有效性。     

一级旋转倒立摆及其控制装置的研究与实现

通过拉格朗日方程推导出一级旋转倒立摆系统的数学模型,起摆运动部分利用雅普诺夫方程分析,以摆杆势能偏差作为调控量对系统进行闭环控制,使系统摆杆运动受控,在倒立摆成功摆起后,在倒立摆非稳定平衡点处对系统模型进行线性化,并采用双闭环PID算法对倒立摆模型旋臂位置和摆臂位置进行稳定控制,并使用32位MCU搭建实验平台进行实际验证.结果表明,该控制方法可以实现旋臂静止和摆臂稳定于非稳定平衡点的效果.     

直线一级倒立摆控制策略研究及仿真分析

应用牛顿力学定律建立了直线一级倒立摆的传递函数、状态空间表达式等数学模型,并分析其稳定性、可控性和可观测性。在此基础上,分别研究经典控制方法和现代控制方法在一级倒立摆系统中的应用,包括PID控制算法、系统频率响应分析与校正、线性二次最优控制算法和极点配置法,并在MATLAB/SIMULINK仿真平台上对这些控制算法的效果进行仿真,可以取得不同的控制效果。     

基于LabVIEW的二级倒立摆控制系统三维仿真

倒立摆是控制理论研究和教学中广泛使用的典型模型,文章在LabVIEW环境下,以二级直线倒立摆为被控对象,利用虚拟现实技术,开发了倒立摆LQR三维仿真控制系统;使用LabVIEW的三维图形工具箱将倒立摆的三维模型导入LabVIEW中,并利用LabVIEW控制设计和仿真模块将数学模型和三维模型联系起来;通过倒立摆系统的仿真数据驱动倒立摆的三维虚拟模型,能够形象地反映真实倒立摆的运动状态。所开发的系统操作界面友好易用,用户可以方便地修改倒立摆模型和LQR控制器的参数。     

基于倒立摆系统的实验设计

倒立摆系统作为一个经典的控制理论研究平台,是将理论应用于实际的理想实验平台.以固高公司的一级直线倒立摆为平台,搭建了实验教学系统,建立了系统数学模型,给出了PID控制实验和模糊控制实验的设计过程和仿真结果.结果表明:所设计的实验系统是可行、有效和可拓展的,丰富了实验教学内容,为设计性实验教学改革提供了支撑.     

倒立摆系统基于能量控制的起摆控制策略研究

针对直线一级小车倒立摆系统起摆阶段的特点,设计基于能量控制的起摆控制器。通过引入"小车位移极限"、"小车速度极限"和"系统能量保持"的概念,对纯能量控制策略进行了优化。在起摆过程中,既能保证摆杆的快速起稳摆,又能确保小车位移在有限长的范围内。利用MATLAB对系统进行仿真分析,并运用英国Feedback公司生产的倒立摆机械实物系统进行实验验证。结果证明,该控制器能够实现小车倒立摆系统的快速平稳起摆。