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.     

二级倒立摆两种控制方法的对比研究

针对二级倒立摆系统的稳定控制问题,提出了LQR控制和改进的模糊控制两种控制方法。首先,采用两种控制方法设计了两种二级倒立摆系统的控制器;其次,通过仿真结果表明两种方法是有效的,但是改进的模糊控制方法比LQR控制方法效果更好;最后,将改进的模糊控制方法成功运用到了直线二级倒立摆实物系统上,进一步验证了该方法更适合解决这类非线性控制问题。     

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。     

一阶倒立摆控制的仿真研究

对一阶倒立摆数学模型建立及其稳定性和能控性进行了分析.并使用Matlab仿真软件,对一阶倒立摆的PID控制和LQR控制方法进行了仿真对比.仿真结果说明,LQR控制方法能对多个输入量同时进行控制,控制精度很高,能更快地达到满意的效果.     

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。     

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T-S模型的倒立摆LQR模糊控制

对固高倒立摆的控制目标、T-S建模方法、LQR控制器的设计、参数Q与控制性能的关系进行了分析,根据各个T-S模糊子集中倒立摆系统所处的不同状态,权衡2个控制目标的比重,选取合适的Q参数,从而设计出有针对性的控制目标的LQR模糊控制器,拓宽了LQR控制器在非线性领域的应用.实验结果证明了它的有效性.     

基于SimMechanics的直线六级倒立摆LQR控制研究

六级倒立摆是一个复杂的不稳定系统,数学建模较为繁琐.本文采用了MATLAB软件的SimMechanics工具箱建立直线六级倒立摆的机械结构模型,利用LQR理论设计出状态反馈控制器,对指定初始角度的直线六级倒立摆系统进行控制,得到了良好的控制效果.     

基于MATLAB的二级倒立摆控制系统设计方法

在对二级倒立摆系统的动力学方程进行建模的基础上，将其转化为线性定常系统的状态控制问题，运用LQR控制器在MATLAB平台上实现了该系统的最优控制策略，并给出了相应的实验结果．     

逆系统轨迹控制二级倒立摆自动摆起

将逆系统轨迹控制应用于二级倒立摆的自动摆起控制系统,离线求解非线性方程两点边值问题,得到系统的参考轨迹;采用逆系统前馈控制和基于H∞控制的增益调度反馈控制对参考轨迹进行精确跟踪,实现二级倒立摆的自动摆起;当两摆杆摆起到竖直倒立位置后,采用变增益H∞反馈控制器进行稳定控制.仿真实验结果表明,该方案在较短的摆起时间内实现了二级倒立摆两摆杆的自动摆起,稳定性和鲁棒性明显提高.     

环形二级倒立摆H∞鲁棒控制器设计及仿真

研究了环形二级倒立摆的平衡控制,首先利用拉格朗日动力学方法建立了环形二级倒立摆的数学模型,分析了系统的稳定性及能控能观性;接着引入H∞回路成形鲁棒方法设计其控制器,但考虑到H∞控制器阶次过高的问题,因此采用最小信息损失方法对设计的控制器进行了降阶.通过仿真验证,证实了降阶后的H∞回路成形控制器对于环形二级倒立摆平衡控制有良好效果.     

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LQR的环形单级倒立摆稳定控制及实现

为了研究环形单级倒立摆的稳定控制,采用拉格朗日方法推导出环形单级倒立摆系统的数学模型,并设计1个线性二次型最优控制算法控制器(LQR)。在保持权重矩阵R=1的条件下,通过实验不断调整权重矩阵Q中的参数Q11和Q33,得到Q和R最优取值。然后,对环形单级倒立摆的稳定控制进行仿真和实物控制。研究结果表明:倒立摆起摆迅速,稳定控制性能优良。     

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。     

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。     

二次型最优控制在小车倒立摆控制系统中的应用

二级直线倒立摆是一个典型的不稳定系统,同时又具有非线性、多变量、强耦合的特性,因此对其稳定性的研究具有重要的意义.本文主要通过对直线二级倒立摆系统进行分析并进行了数学建模,得出了二级直线倒立摆系统的状态空间表达式,并分析了系统的稳定性、可控性和可观测性.研究了线性二次型最优控制在二级直线倒立摆中的应用,给出了其原理及公式推导过程.建立了二级倒立摆的线性二次型最优控制的Simulink仿真模型,对其进行仿真,最后对仿真结果进行分析,得出二次型最优控制能够实现二级直线倒立摆的稳定控制,而且有较强的抗干扰能力和较好的鲁棒性.     

柔性二级倒立摆的准滑动模态控制研究

柔性二级倒立摆是一个高阶非线性强耦合的自然不稳定系统,为了对其进行稳摆控制,基于建模机理建立了柔性二级倒立摆数学模型,提出准滑动模态控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性.仿真结果表明:基于准滑动模态控制的滑模变结构控制方法能够更好地实现倒立摆稳定控制;比传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,削弱了抖振.     

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.