基于精确线性化理论的倒立摆系统最优控制

倒立摆是自动控制理论研究的典型实验设备,由于其具有强非线性与强耦合性,一直是先进控制算法研究的热点.文章采用了一种微分几何方法--李理论,对倒立摆系统进行精确反馈线性化,此种线性化方法使模型更多地保留了原系统主要的非线性部分,更能逼近实际系统.在此线性化模型的基础上,对倒立摆系统进行最优稳定控制设计.仿真结果表明,所提出的精确反馈线性化方法对于倒立摆系统的控制器设计是有效的.     

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.     

柔性倒立摆的PD实时控制

针对直线一级柔性倒立摆系统的多变量特性,采用三个PD控制器实现了系统的平衡控制。建立了系统的数学模型,并利用极点配置方法整定控制器参数进行仿真实验,将所设计的控制器在实际的实验设备上进行实时控制实验。实际控制结果验证了方案的有效性和正确性。     

以最优控制法实现旋转式倒立摆系统的控制

旋转式倒立摆系统是典型的非线性、不稳定系统。文中介绍了旋转式倒立摆系统的动力学建模过程,研究了倒立摆系统的二次型最优控制器设计,并运用MATLAB程序对最优控制器进行了仿真,通过仿真实验表明这种控制方案是可行的,其效果良好。     

基于模糊控制的旋转型双支点倒立摆系统

对旋转型垂直式倒立摆系统的机械结构及控制系统进行了研究,提出了基于最优控制的T-S模型模糊控制方案,即采用最优控制理论对此模型实现分段控制作为底层控制和基于T-S模型的模糊控制相协调的上层控制,来实现倒立摆系统的稳定控制。采用MATLAB/Simulink对该方法进行仿真,结果验证了基于T-S模型的模糊控制理论对旋转型倒立摆系统控制的有效性。     

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。     

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。     

倒立摆平衡系统变结构控制器的设计

系统作滑模运动时其模态几乎与外界扰动和参数摄动无关，这时系统具有相当强的鲁棒性和抗干扰能力。本文把变结构控制策略应用于倒立摆平衡系统，设计出带状态反馈的变结构控制器，并进行了仿真研究。结果表明该控制系统对敏感部位上摆扰动及参数摄动具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于加权变量模糊控制的倒立摆控制系统

针对多变量、非线性和强耦合的二级倒立摆系统,利用最优控制反馈矩阵,综合考虑小车、下摆、上摆和模糊误差信息,加权模糊控制器输入变量.设计了分别以倒立摆的小车、下摆和上摆为主控制量设计三种加权变量模糊控制器,控制二级倒立摆系统稳定.仿真研究表明,以上摆为主控制量设计的加权变量模糊控制器控制效果最佳,能够得到很好的稳定效果,收敛快、精度高,表明该方法的控制效果是最有效可行的.     

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。     

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.     

基于模糊控制的单臂旋转倒立摆系统研究

研究的是单支点垂直旋转式倒立摆系统,采用步进电动机进行驱动。由于其系统的复杂性,采用模糊控制的方法进行控制。以拉格朗日动力学分析方法为基础,推导并建立倒立摆的运动方程。为了得到简便的数学模型采取方程近似化处理。通过MATLAB仿真软件进行仿真,验证其结论的正确性和方法的可行性。     

三级倒立摆的混合控制

针对传统模糊控制的不足,基于三级倒立摆多变量非线性的数学模型,设计了由模糊控制器和线性二次最优控制器组合的混合控制器.当小车到达某一指定位置时,模糊控制器切换到线性二次型最优控制器.仿真结果表明:混合控制器有效克服了模糊控制器在定位精度低和线性二次型最优控制器响应时间慢的缺点,优于单一的模糊控制器或线性二次型最优控制器...     

基于状态观测器的倒立摆系统控制与实验研究

针对具有非线性、强耦合等特性的典型多输入多输出控制实验系统,建立了倒立摆系统的结构模型,阐述了系统的工作原理.提出了一种基于状态观测器的控制器设计方法,并在建立系统模型过程中,采用振动和力学原理对倒立摆系统的相关重要参数进行了实验测定.通过实验验证了所提出控制方法的有效性,为倒立摆系统稳定性控制、系统设计以及其他相关研究提供了理论依据和方法.     

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．     

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.     

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。