二级倒立摆基于融合函数的模糊控制

文章针对多变量、非线性、强耦合性的二级倒立摆系统,采用模糊控制理论研究了二级倒立摆的稳定控制问题.考虑到二级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR控制方法设计了融合函数以降低模糊控制器的输入变量维数,降低了控制器的设计难度,并研究了量化因子对控制效果的影响,通过设置阈值使量化因子可自动调节,...     

二级倒立摆最优控制实验

二级倒立摆是检验各种控制理论的理想模型.本文给出了二级倒立摆的两种最优控制方法,分别是线性二次状态控制器(LQR)和线性二次输出控制器(LQY).通过仿真实验,分别得出LQR和LQY两种方法下的响应曲线,可以发现两种方法都能够使得二级倒立摆系统稳定,且将两种方法进行了对比,发现其控制效果相当.     

模糊控制在二级倒立摆系统中的应用

针对多变量、非线性、强耦合性的二级倒立摆系统的稳定控制问题.首先,为解决模糊控制在多变量系统中常遇到的"规则爆炸"问题,提出了一种基于融合函数的模糊控制方法,该方法将最优控制理论与模糊控制理论相结合,运用LQR控制方法设计了融合函数,减少了模糊控制器的规则数,并对控制参数进行了寻优和调整.其次,对系统进行了仿真分析,结果表明这种方法是有效的.最后,利用固高公司GLIP2003倒立摆系统验证了设计结果,并达到了较好的控制效果.     

基于SimMechanics的直线二级倒立摆仿真研究

倒立摆是一个非线性、高阶次和绝对不稳定系统,广泛用于测试各种控制算法。为了对直线二级倒立摆进行建模、控制和仿真,首先讨论了倒立摆数学模型并利用MATLAB中第二代SimMechanics工具箱进行三维建模。此外,实现了两种控制算法的稳定性控制并进行对比,针对比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制,提出采用主导极点配置方法进行参数整定,而模糊控制采用了基于线性二次型(linear quadratic regulator, LQR)融合的模糊控制器设计。结果表明,两种控制方法均取得较好的控制效果,且模糊控制在快速性、超调量及抗干扰能力上都比PID控制性能优越。     

倒立摆系统的模糊控制方法

阐述了基于二级倒立摆的两种模糊控制方法，即模糊逻辑控制方法和分层模糊控制方法．模糊逻辑控制方法是将二级倒立摆系统的6个状态变量加权变化为两个参变量，再用模糊控制器实现稳定控制．而分层模糊控制是将状态变量分解为子系统，设计下层模糊控制器对其控制，上层模糊控制器负责整个系统的协调和管理，实现稳定控制．实验结果表明：分层模糊控制较模糊逻辑控制具有更好的控制效果．     

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。     

MATLAB的二级倒立摆虚拟仿真

在对二级倒立摆结构分析的基础上,基于牛顿第二定律建立倒立摆数学模型,并应用LQR状态反馈控制方法实现二级倒立摆控制.MATLAB仿真结果表明:LQR控制器能使倒立摆的摆角在竖直向上的区域内保持稳定,即使突然变化小车位移,摆角也能回复到预期的位置,具有较好的跟踪和控制效果、鲁棒性.     

LQG/LTR控制在二级倒立摆系统中的应用研究

以二级倒立摆系统为例,采用LQR状态反馈与卡尔曼状态估计相结合的方法,通过回路传输恢复LTR技术弥补LQG设计的不足,完成了LQG/LTR全状态反馈控制器的设计,并运用MATLAB语言进行仿真分析,将其仿真结果与LQR控制器进行了对比。结果表明,LQG/LTR控制在二级倒立摆系统中有效地解决了在外界干扰和量测噪声等情况下出现的不稳定问题,且具有较好的鲁棒性。     

二级倒立摆的参数自整定模糊-PI控制

基本模糊控制器在面对复杂控制对象时,其稳态精度比较差。针对这一问题,文中以二级倒立摆系统为控制对象,提出了一种新的模糊控制器。该模糊控制器通过对基本模糊控制器中结构参数的寻优和调整,以及系统输出结构的完善,实现了二级倒立摆的稳定控制。仿真研究表明,提出的模糊控制算法无论是在动态指标还是在稳态精度方面与基本模糊控制器相比,都有了明显的改进。     

模糊控制和参数自整定PID设计

倒立摆作为控制领域的一个比较典型的基本实验,始终在控制领域起着举足轻重的作用。倒立摆作为一种典型的多变量,非线性,自然高度不稳定性系统,本身包含着控制系统所必须解决的一些重要因素,如镇定问题,非线性问题,鲁棒性问题,随动问题和跟踪问题等等,因此研究倒立摆的意义深远。模糊控制是最近才发展和成熟起来的一种控制方法,模糊控制以专家经验知识库为基础,模拟人的思维,对被控对象进行智能化控制,将模糊控制应用到倒立摆控制中往往比传统的PID控制要优越。本文以一阶倒立摆为被控对象,详细研究了模糊控制对高度非线性不稳系统的控制方法。     

二级倒立摆的参数自整定模糊-PI控制

基本模糊控制器在面对复杂控制对象时，其稳态精度比较差。针对这一问题，文中以二级倒立摆系统为控制对象，提出了一种新的模糊控制器。该模糊控制器通过对基本模糊控制器中结构参数的寻优和调整，以及系统输出结构的完善，实现了二级倒立摆的稳定控制。仿真研究表明，提出的模糊控制算法无论是在动态指标还是在稳态精度方面与基本模糊控制器相比，都有了明显的改进。     

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。     

基于滑模变结构的二级倒立摆系统设计与实验

利用滑模变结构控制对二级倒立摆系统进行了有效控制。本文以二级倒立摆为控制对象,首先阐述了研究倒立摆系统控制的意义,然后介绍了倒立摆系统的数学模型,利用滑模变结构控制方法对模型中摆的镇定、台车位置的调节和系统参数的不确定性设定了具体的控制规律,并使用两种趋近率方法抑制系统的抖振,利用MATLAB进行了仿真试验,试验结果说明了这种方法的可行性和有效性。     

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。     

基于模糊控制二级倒立摆实验装置数模的建立

针对经典控制方法难以实现对二级倒立摆实验装置系统的实时控制问题,需对实验装置的控制系统进行二次开发,为此,引入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．采用基于经验和基于系统仿真结果两者相结合的方法,制定出了简单适用的规则库．调试结果表明,同时系统具有良好的稳定性．对二级倒立摆实验系统的实例仿真表明,该设计算法易于实现,在抑制外部扰动和实时控制性方面优于经典的状态反馈最优控制．     

基于Mamdani分离变量法的倒立摆模糊控制系统设计

针对倒立摆系统中因多输入单输出而产生的模糊规则爆炸问题,采用一种基于Mamdani分离变量的模糊控制方法,从而大大减少了模糊控制规则数。仿真结果表明,该方法能使摆杆摆角控制精度较小,且小车位移能跟踪输入信号,成功控制了单级倒立摆系统。     

基于动态查询表的模糊控制策略及其应用

研究基于动态查询表的模糊控制策略及其在转臂式倒立摆中的应用.采用一种新的倒立摆系统的控制方法,将传感器检测的倒立摆的两个角度信息传送到控制器,控制器利用该信息的模糊化量按基于动态查询表的模糊控制策略进行实时计算,由得出的控制量控制力矩电机驱使摆杆运动,从而使摆臂处于动态的直立状态.采用C++语言实现了对倒立摆的控制.实验结果表明,这种控制方式能够提高系统的控制精度.     

基于改进的表格查询法的二级倒立摆模糊控制

研究了二级倒立摆系统的模糊控制问题,对表格查询算法在二级倒立摆上的应用进行了详细介绍,通过引入输入-输出数据对及模糊规则置信度的概念,去除冗余规则,减少了控制规则,使控制器的控制规则更为简单、有效。通过建立模糊规则,构造模糊控制器,实现了倒立摆系统的稳定性控制。研究结果表明,该算法具有简单、实时跟踪效果好等特性。     

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.     

二级倒立摆的TS型逐级模糊神经网络控制

提出了一种逐级模糊神经网络控制法．该控制法通过采用Takagi-Sugeno型模糊神经网络控制器和逐级模糊控制规则,实现了二级倒立摆系统的稳定控制．模糊神经网络控制器的参数采用遗传算法分4步进行优化．实验结果表明,采用逐级模糊神经网络控制法,用20条模糊规则就可以实现二级倒立摆系统的稳定控制,并且控制效果佳,系统鲁棒性强。