卡尔曼滤波器在PID控制器中的应用

简要介绍了卡尔曼滤波器理论及其算法,建立一级倒立摆系统模型.采用卡尔曼滤波器来克服系统中的测量噪声和控制噪声对控制性能的影响,并在MATLAB环境下进行对比仿真试验,验证了卡尔曼滤波器对噪声的有效抑制作用.     

直线一级倒立摆模糊控制中次优滤波器的应用

采用模糊控制算法实现倒立摆的倒立平衡控制,当系统受到随机干扰时,其输出会有较大超调,摆杆存在抖动现象.为了实现系统的精确控制,得到被控对象的真实状态,消除动态噪声和量测噪声对系统带来的抖动影响,提高响应的平稳性.设计了计算量小、实时性好于Kalman滤波器的次优滤波器,从而实现倒立摆的快速平稳控制.     

直线一级柔性连接倒立摆的网络化控制

研究网络化控制系统中网络延时补偿对系统性能的改善效果.为一级柔性连接倒立摆进行了建模并分析系统的可控性和稳定性,设计LQR控制器.实验验证了延时对系统性能和稳定性的影响;使用统计方法研究了以太网中网络延时的分布特性,实验验证了网络延时的对称性;并设计了基于改进的卡尔曼滤波器的状态预测器对网络延时进行补偿;最后实现了完整的柔性倒立摆的网络化控制系统.实验验证了改进的卡尔曼滤波器的状态预测器的有效性,系统性能得到明显改善.     

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。     

基于Verilog HDL的卡尔曼滤波器的仿真研究

文章对卡尔曼滤波器的算法的5个递推方程进行了详细的介绍,并采用Verilog HDL硬件描述语言对卡尔曼滤波器的算法进行了仿真研究.通过仿真分析,结果表明卡尔曼滤波器的系统过程噪声、测量噪声、系统阶数(递归次数)等因素对滤波结果有影响。     

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,...     

基于MATLAB的单级倒立摆系统研究

本文介绍了单级倒立摆系统及其物理模型、数学模型,分析了单级倒立摆系统的控制方法,并使用MATLAB仿真软件对单级倒立摆系统的控制性能进行了仿真分析。     

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。     

旋转式倒立摆的镇定和摆起控制的研究

通过对旋转式倒立摆系统的数学模型分析,采用极点配置法对倒立摆系统的镇定控制进行仿真研究,针对摆起控制提出基于经验与能量分析方法.针对旋转式倒立摆实物系统进行实际控制,实验结果表明:提出的控制方法对倒立摆的稳定控制和摆起控制具有很好的效果.     

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。     

卡尔曼滤波方法在驼峰勾车溜成速度控制系统中的应用

本文提出了用于铁路驼峰自动化的一种新的卡尔曼滤波算法。该算法合理地解决了有色噪声“白化”问题,正确地确定了模型嗓声、量测噪声的统计特性,改进了现有滤波方法,提高了滤波精度。     

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.     

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。     

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.     

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.     

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。