一阶倒立摆控制器设计

介绍了一阶倒立摆控制器的数学模型和系统的PID控制器的设计思路,阐述了MATLAB仿真以及实物测试.     

基于模糊控制和PID控制的一阶倒立摆系统建模与仿真

对一阶倒立摆系统的平衡控制问题进行了控制策略研究.建立了系统数学模型,分别采用模糊控制和PID控制策略设计了控制器,并用Matlab/Simulink对控制系统进行了仿真实验研究.仿真实验结果不仅证明了两种控制策略对系统平衡控制的有效性,同时也展示了它们的控制品质和特性.     

一级倒立摆的双回路PID控制

利用牛顿-欧拉方法方法建立了一阶倒立摆的数学模型,参照固高科技的倒立摆系统参数,得到了倒立摆系统的状态空间方程及其传递函数,设计了双回路PID控制器,实现了摆杆角度和小车位移的同时稳定。最后,通过Matlab仿真验证了所提算法的有效性。     

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。     

单级倒立摆系统的仿真研究

对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究. 首先建立了系统的数学模型,然后分别采用PID方法、最优控制策略的LQR方法和极点配置方法设计控制器,最后对控制系统进行了仿真实验研究. 仿真实验结果不仅证明了三种方案对系统平衡控制的有效性,同时也展示了它们的控制品质和特性.     

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.     

基于线性二次型最优控制器的平行双倒立摆系统稳定控制

倒立摆控制系统是一个典型的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合控制系统。本文在建立平行双倒立摆控制系统数学模型的基础上,设计了线性二次型最优调节器(LQR)以实现对平行双倒立摆系统的最优控制,并通过MATLAB仿真实验验证了该方法的有效性。     

二阶倒立摆的稳定性控制

本文研究了二阶倒立摆系统的控制方法,采用极点配置、LQR最优控制设计了控制器,通过仿真,分析指出各种方法的优缺点。在极点配置法中,通过仿真实验寻优,得到具有较好稳定性的初始值。在LQR最优控制器的设计中,采用仿真结果表明:该控制策略能满足系统的控制要求,系统具有良好的动态性能。     

柔性倒立摆远程控制实验系统

通过对柔性连接倒立摆系统的一级摆实物远程控制研究,采用拉格朗日方程法进行系统建模,建立了一级柔性连接倒立摆系统的数学模型并进行了定性分析. 探讨了利用Matlab与Simulink实现系统的实物控制及加权矩阵 Q和R 的选取方法. 结合Matlab和C语言,实现了柔性倒立摆系统以互联网为介质的远程控制实验系统.     

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。     

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。     

倒立单摆摆起开环控制律的最优化算法

基于最优控制理论,研究了倒立单摆非线性系统过程控制问题·建立了带惩罚条件的摆起过程开环控制律计算的最优化算法·同一般数值方法相比,这种算法在每步优化计算中,以最优步长取代了固定步长,因此可以确定每个时间段上的精确控制量·编制了倒立单摆摆起过程控制律的计算程序,并进行倒立单摆摆起过程仿真分析·结果表明这种算法可以获得高精度的控制律,它将为非线性系统过程精确控制提供条件·     

倒立摆教学实验系统的二次开发

利用倒立摆实验装置开放式的软件平台,以非线性PID控制器为例,采用CMEXS函数的方法搭建了非线性PID控制器的Simulink实验模型,并移植到倒立摆实验装置的监控软件中直接使用,使控制系统得以快速成形。实时控制实验的成功表明了所开发实验的是可行、有效的,此开发具有一定的推广应用价值。     

基于最优控制的倒立摆系统

对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究.首先建立了系统的数学模型,然后运用线性二次型最优控制策略设计控制器,并进行了仿真研究,最后在实际设备上完成了实时控制实验.仿真和实验结果表明,控制系统具有优良的品质和特性,不仅动态性能和稳态性能好,鲁棒性也很强.     

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.     

基于观测器的倒立摆变结构控制

针对单级倒立摆这一非线性系统，在对它的非线性模型进行线性化处理的基础上，利用滑模变结构控制方法设计了控制律，同时考虑到其实际物理过程，设计了非线性观测器用于控制律中状态变量的估计。最后在Matlab／Simulink上进行了仿真实验，实验结果说明了该方法的有效性。     

一种简易的倒立摆控制实验系统

利用旧式针式打印机的横向走行结构，作为倒立摆的基本机械结构，设计并制作一种简单可行的低成本倒立摆实验系统。在此基础上，对其控制电机和主控电路加以重新设计，并设计控制算法，使之能够实现对倒立摆的控制。经实验验证收到了一定的控制效果。本系统可应用于演示倒立摆控制，或验证控制算法。     

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．     

基于模糊控制器的单级平面倒立摆的实时控制

针对一个单级平面倒立摆系统,建立了相应的数学模型;进行了稳定性、能控性与能观性分析。分别设计了变量融合模糊控制策略和模糊PID复合控制策略。应用所设计的控制器对该倒立摆系统分别进行了系统仿真与实时控制实验。证明了两种模糊控制器均可以保证倒立摆系统具有良好的控制精度,特别是模糊PID复合控制器使系统具备了较强的抗外部干扰能力。