非线性PID控制在倒立摆控制系统中的仿真研究

针对直线一级倒立摆的单输入双输出、强非线性、强耦合的不稳定系统,提出了双回路非线性PID控制方案,即分别采用一个控制器去控制小车的位移和摆杆的偏角,以同时实现小车位移和摆杆偏角的闭环控制.仿真结果表明,该控制方案是可行的、有效的,并且具有很强的抗干扰能力.     

基于比例切换变结构控制的倒立摆系统研究

针对于倒立摆系统不稳定、建模存在误差且有干扰的非线性控制问题，研究了基于比例切换的变结构控制方法，建立了系统的数学模型，设计了控制系统的切换面和基于比例切换函数的滑模变结构控制器，经仿真后在实验系统上进行了物理实现。结果表明，该控制方法能有效抑制倒立摆系统参数摄动引起的扰动和外加干扰，能有效提高倒立摆控制系统的稳定性、控制精度和响应速度，系统鲁棒性强。     

基于LQR算法的倒立摆动态可视控制系统

针对倒立摆系统的非线性特点,利用LQR算法实现了对倒立摆系统的小车位置和摆杆角度的同时控制.为了生动直观地演示这一控制效果,提出了使用组态软件对倒立摆系统进行动态可视化处理的实现方案.仿真计算和组态设计结果表明,该方案不仅直观地证明了LQR算法在倒立摆系统中的应用价值,而且在实际教学过程中取得了良好的教学效果.     

基于模糊逻辑的滑模与状态反馈加权控制

针对小车倒立摆系统,提出了一种基于模糊逻辑的滑模与状态反馈加权的控制方法。倒立摆摆杆角度作为模糊逻辑系统的输入,输出为滑模控制器的加权系数。滑模控制将摆角控制在一个零的邻域内,在邻域内先采用近似的线性化模型来描述系统,然后采用基于极点配置的线性状态反馈来控制系统达到给定值。仿真结果表明,设计的控制器具有良好地跟踪性。     

基于分数阶PID的环形单级倒立摆稳定控制研究

针对环形单级倒立摆的稳定控制,设计了基于分数阶的PID优化控制器。用拉格朗日方法建立的环形单级倒立摆系统模型是一个具有3个自由度的欠驱动系统,其整数阶PID控制器难以获得满意的控制性能。因此,提出基于分数阶PID的稳定控制,其分数阶PID参数采用Signal Constraint优化模块进行优化。对整数阶和分数阶PID控制效果进行分析比较,结果表明:相对于整数阶的PID控制,分数阶PID控制系统的倒立摆起摆迅速,稳定控制性能优良。     

一种改进的二级倒立摆LQR控制器参数优化方法

在LQR控制器设计原理的基础上,利用改进粒子群算法对控制器参数矩阵k进行优化,使之在对倒立摆实现稳摆控制的同时减小小车的位移误差积分。仿真实验证明:改进粒子群算法优化后的LQR控制器达到了对二级倒立摆稳摆控制的目的,减小了小车的位移误差积分。     

倒立摆的一种新的控制方法

本文针对水平轨道直线型倒立摆的稳定控制问题,运用基于非线性系统扩展的谐波控制方法,实现了小车的水平位置和摆杆垂直位置的控制.与已有方法比较,此种方法不必对非线性系统进行线性化,系统模型更具真实性.仿真实验表明,本方法能较好地达到控制效果.此种方法也可运用到水平欠驱动机械臂等一类二阶非完整系统的控制中.     

单级倒立摆智能控制器的设计

针对直线一级倒立摆系统的平衡控制问题,应用模糊控制理论设计了控制器.介绍了数学模型的建立和模糊控制器的设计过程.仿真及时控结果表明,模糊控制方法对于典型非线性自不稳定系统有着很好的控制能力.     

力矩受限圆轨二级倒立摆系统非线性摆起过程控制

目的研究了力矩受限时圆轨二级倒立摆摆起控制量确定的最优化算法，实现圆轨二级倒立摆非线性系统摆起过程有效控制．方法对于设定的摆起时间，进行时间分段．以每个时间段上控制量为设计变量，以与设计变量相关的终点约束条件为目标函数．将控制量受限条件构造在复杂嵌套的目标函数中，建立了摆起过程控制量计算的最优化方法．结果编制出力矩受限时圆轨二级倒立摆摆起的开环控制量程序与控制量确定．采用计算出控制量实现了摆起过程仿真控制，并成功地实现了圆轨二级倒立摆摆起的实物摆起控制．结论通过力矩受限时倒立摆摆起控制量分析与实物摆起控制实现，表明所提出方法有效性和可行性，为复杂强非线性系统的过程控制提出依据．     

基于LQR理论的直线单级倒立摆PID控制仿真研究

针对一级倒立摆不稳定的特性,为其建立了数学模型,并采用双PID控制策略对其进行控制.通过线性二次型最优控制（LQR）理论计算出反馈矩阵K,将K中的参数作为PID控制器的参数.计算机仿真实验结果表明,此方法可以简化PID控制器参数的选取过程,并对直线一级倒立摆系统取得了良好的控制效果.     

基于滑模控制的二级倒立摆稳定控制

对二级倒立摆系统的稳定和鲁棒控制问题,采用极点配置方法设计了滑模变结构控制器。针对变结构控制器的抖振,提出了一种新型的变趋近律方法来改进控制器。仿真实验表明,该控制策略不仅能实现系统的稳定控制,而且具有较强的抗干扰能力和鲁棒性。     

基于线性反馈的倒立摆模糊控制系统仿真

基于系统的线性化模型,利用线性反馈矩阵对模糊控制器输入变量进行了综合,所设计的简化模糊控制系统同时实现了摆杆角度和小车位移的稳定控制.仿真结果表明,该方法是有效可行的,并且具有很好的抗干扰能力.     

基于广义扩展线性化方法的单级倒立摆位移控制

针对单级倒立摆系统的位移控制问题,运用拉格朗日方程建立了单级倒立摆系统的动力学模型,并对该非线性的动力学模型进行了广义的扩展线性化处理.利用MATLAB符号语言,设计并给出基于非线性反馈的单级倒立摆系统位移控制器.仿真结果表明,控制器能够达到期望的控制效果,且具有一定的鲁棒性.     

二级倒立摆新型模糊控制策略的研究

阐述了二级倒立摆的一种新型模糊控制策略——分层模糊控制方法．该方法将二级倒立摆的多个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：分层模糊控制的模糊规则少、收敛速度快、控制效果好，具有较强的实用性。     

3D刚体摆姿态稳定性的自适应滑模控制

针对3D刚体摆的倒立平衡位置处的姿态稳定性问题,考虑系统的惯量不确定性,根据3D刚体摆的约化姿态模型建立滑模面,设计相应滑模控制器,并引入自适应滑模控制,用于处理参数模型不确定的情况。李雅普诺夫稳定性分析表明提出的自适应滑模控制律能够确保3D刚体摆姿态控制系统渐近稳定。仿真实验验证了方法的有效性。     

稳定性监控自整定模糊控制器

提出一种通过规则的在线间接调整设计模糊控制器的方法。为保证模糊控制器的全局稳定，针对一类非线性系统，设计了具有稳定性监控的环节。通过对一种机械超铰接系统即倒立摆系统的仿真研究，说明了该控制器设计的可行性。