单级倒立摆系统角运动控制方案建模及仿真

单级倒立摆系统是一种广泛应用的物理模型。控制单级倒立摆裁体的运动是保证倒立摆稳定性的关键因素。为了避免常用的物理反馈分析方法和运动轨迹摄像制导控制方法的某些缺点，本文从力学的角度提出对倒立摆的运动进行纯角度制导分析，完成了对倒立摆裁体的角度制导运动微分方程的数学建模，根据应用背景，设计了该模型的模糊控制系统，并利用Matlab软件的Simulink工具对倒立摆的运动进行了计算机仿真。实验表明，这种模糊控制配合代数解析方法的运算速度和计算机仿真的效果均较物理反馈和运动轨迹摄像制导控制方法有了一定的提高，仿真结果与其相当。该方法容易向二级甚至三级倒立摆控制系统推广。该方法可以有效地改善单级倒立摆控制系统的性能。     

地空导弹半实物仿真研究

本文首先介绍了地空导弹半实物仿真系统的组成及仿真过程，然后给出了从全数学仿真向半实物仿真过渡的方法，最后就仿真中遇到的一些技术问题进行了讨论。     

某涡扇发动机半实物仿真平台设计和实现

在用网络连接的多台微型计算机组成的仿真系统中,通过UDP的传输协议建立了基于网络的涡扇发动机并行半实物仿真平台。利用与实物交互的A/D板的准确定时来完成仿真系统的同步时钟,在仿真计算机上利用Matlab的RTW功能方便的完成各仿真进程的同步计算,从而实现了分布式半实物仿真平台的实时仿真。     

水下航行器热动力系统半实物仿真

针对水下航行器热动力系统设计、研制、试验和验证的需求,研究了半实物仿真系统的设计难点,解决了建模、仿真方法和仿真平台构建等关键技术.在基于MATLAB/sIMULIMJK(精准建,模的基础上,将实物、物理效应模拟器.数据采集设备、测控设备、数学模型通过实时仿真转换工具软件在实时仿真操作系统VXWORKS下有机地结合起来,构建了实时的水下航行器热动力半实物仿真系统.仿真软件采用开放式和模块化设计思路,仿真硬件平台在设计时亦考虑了可扩展性,从而使该半实物仿真系统不仅有效地服务于目前的应用研究,还可为今后的相关研究提供重要的理论和技术支持.     

水下多目标跟踪半实物仿真研究

针对水下多目标跟踪的实际过程,完成了水下多目标海洋环境建模,并建立了水下多目标定位和跟踪仿真模型;提出了水下多目标跟踪半实物仿真方法,该方法应用静态长线阵和多目标信号源在水池实现了多目标和跟踪体之间的相对运动的仿真;在DSP系统上实现了多目标定位与跟踪算法.进行了3个目标的半实物仿真,仿真结果表明：该系统不仅能模拟水下多目标跟踪海洋环境,而且能对水下多目标进行有效地定位与跟踪,为水下多目标跟踪进一步实际工程应用提供了依据,具有重大工程应用价值.     

液压系统半实物仿真平台设计

结合液压系统仿真计算技术和自动化试验技术,构建了液压系统半实物仿真平台,通过仿真计算模拟液压系统的环境参数和控制规律,利用实物模型模拟难以建立数学模型的液压元件。重点介绍了液压系统半实物仿真平台布局结构、仿真模型建立过程以及仿真过程控制系统,并针对某液压起竖系统进行了应用分析。     

三级倒立摆系统模糊控制器设计及仿真

提出了一种借助于系统的线性化模型设计三级倒立摆系统模糊控制器的方法。这种方法将线性系统理论与模糊控制技术相结合,将单一的复杂控制策略转化为多级控制策略嵌套,大大简化了三级倒立摆系统模糊控制器的设计步骤。仿真结果表明,该方法是可行性的。     

反导半实物雷达与数学仿真模型的实时集成

基于VxWorks和高层体系结构(HLA),采用射频注入式仿真方法,对反导防御系统对目标进行探测、跟踪、识别、拦截和数据通信的全过程进行实时仿真集成。实验中干扰机为实装设备,雷达为半实物设备,其它均采用数学仿真模型。按照实时性约束采用三层体系结构:非实时层、弱实时层和强实时层。给出了系统的设计框架,重点分析了各关键数学模型的工作原理。实验结果表明,采用该体系结构能够有效地将实物设备、半实物设备和数学仿真模型集成起来,具有低成本、高效率、实时性和可靠性的特点。     

战车火控半实物仿真运行任务与仿真控制设计

在介绍了战车火控半实物仿真与性能评估系统的基础上，详细叙述了火控系统运行剖面和仿真用例的组成和随机生成问题，并针对我国某典型指挥仪式火控系统的工作方式，合理的确定了仿真运行过程中仿真用例的切换条件，给出了系统总体仿真流程，使得火控系统可以在其各输入量的范围之内进行大样本扫描式仿真运行，为准确的性能评估奠定了基础．     

一种新型UUV半实物仿真系统设计与实现

针对UUV导航与控制系统高精度仿真的需要,设计了一种支持捷联惯导、多普勒测速仪、深度传感器和GPS接收机接入的半实物仿真系统,解决了GPS卫星导航信号仿真、多普勒测速仪水声回波模拟和UUV深浅水航行深度模拟问题,进行了导航与控制系统的半实物仿真试验,分别测试了GPS导航仿真子系统、多普勒测速仿真子系统和深度模拟子系统。试验结果表明,该仿真系统满足了仿真实时性和计算精度的要求,对于UUV研制具有重要的应用价值。

Abstract：

To satisfy the requirement of high accuracy simulation of complicated navigation and control system of unmanned underwater vehicle, a new plan of simulation system was proposed, which afforded the interface environment for SINS, Doppler velocity instrument, depth sensor and GPS receiver. The GPS satellite navigation signal simulation, the acoustic echo of Doppler velocity instrument and the sailing depth simulation were solved. The simulation experimentation combining hardware was processed, and the GPS simulation subsystem, the Doppler velocity simulation subsystem and the sailing depth simulation subsystem were all tested. The results show that the simulation system meets the real-time and accuracy requirements, and the system has important application value for UUV development.     

平行单级双倒立摆基于滑模的稳定控制

平行单级双倒立摆相对单级倒立摆、二级倒立摆而言是非线性更强、耦合作用更复杂的不稳定欠驱动系统,从而控制难度更大。本文针对俩摆间无弹簧的平行单级双倒立摆设计了滑模变结构控制律,仿真结果显示该控制律对外部干扰和内部参数变化都有很强的鲁棒性。     

二级倒立摆的摆起控制

以往对非线性系统主要是采用线性化的方法进行控制，提出了一种基于专家系统及变步长预测控制的实时非线性系统控制方法。用变步长一步预测避开复杂的非线性推导，结合专家系统对控制参数进行修正，从而实现对复杂非线性系统的实时控制。利用这种方法，实现了二级倒立摆的摆起及稳定控制。     

基于Simulink的小车-倒摆模糊自适应控制系统设计与仿真

运用动力学原理建立了小车—倒摆的仿真模型，并以对象输入输出的测试数据为依据，讨论了Takagi—Sugeno模糊模型的参数辨识，提出了模糊逆模型控制方案，基于此借助Matlab的Simulink设计了小车—倒摆的动态模型及其模糊自适应控制系统。仿真结果证明了本文采用的控制策略的有效性。     

四级倒位摆系统的模糊控制方法研究

倒立摆系统由于其多变量、非线性和强耦合性等特点而一直成为各国专家学者研究的热点。目前,一级、二级、三级倒立摆都已经有成功控制的实例,而单电机控制的四级倒立摆系统的控制还未见报导。本文首先推导了四级倒立摆系统的数学模型,并对倒立摆系统在平衡点附近进行了可控性研究。在此基础上,提出一种基于三维模糊组合变量的控制方法。仿真研究结果证明了所提出控制方法的有效性。     

基于单一输入法的两轮移动式倒立摆运动控制

为解决模糊多变量控制中的“维数灾”问题,本文采用单一输入规则群动态加权推理模型法来控制两轮移动式倒立摆的运动,它将多维模糊控制问题化简成单维模糊控制问题来解决,大大减少了模糊规则数,同时利用随机优化搜索法优化控制参数。仿真结果显示:系统跟踪速度快,超调量小,验证了控制算法的有效性。     

基于干扰观测器的倒立摆自适应滑模控制及仿真研究

旋转二级倒立摆是一种非线性、强耦合的复杂不稳定的欠驱动系统,在已建立的倒立摆数学模型的基础上,提出了一种基于干扰观测器的离散自适应滑模控制算法,针对系统的内部参数变化和外部扰动,利用干扰观测器对系统的不确定因素进行了动态补偿,同时结合自适应算法降低系统的抖振,与未采用干扰观测器的传统自适应滑模控制律的仿真结果进行对比,可以看出,采用改进的控制算法大大降低了系统的抖振和超调,改善了系统的动态性能,得到更好的控制效果.     

基于T-S模型的倒立摆双闭环串级模糊控制设计与仿真

针对具有多变量、非线性特性的倒立摆系统,提出了一种基于T-S模型的双闭环串级模糊控制方法。在该方法中,内环控制倒立摆的角度,外环控制倒立摆小车的位移,并对双闭环参数耦合实现了解耦,降低了系统设计的难度和复杂度。数字仿真结果表明了该方法的可行性。