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本文通过对旋转倒立摆的动力学特性分析建立了基于Lagrange方程的数学模型,然后应用线性二次型最优控制策略设计控制器,最后在Windows2000平台下控制旋转倒立摆稳定在倒立状态。 相似文献
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柔性连接倒立摆的最优控制及状态观测器的应用 总被引:2,自引:5,他引:2
本文研究具有柔性连接的倒立摆系统的动力学特性,通过数学分析提出应用线性二次型最优控制策略设计状态反馈控制器,利用降阶状态观测器获得不易测量的振动小车位置,控制倒立摆系统稳定地平衡在“倒立”状态,最后通过仿真实验证明了此种方法的有效性。 相似文献
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本文在MATLAB环境下建立了二级倒立摆的半物理实时仿真模型,并应用线性二次型最优控制策略.设计了一个二级倒立摆LQR控制器。在实验中,运行该半实物仿真模型,成功的使倒立摆稳定地平衡在“倒立”状态。 相似文献
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二级倒立摆的二次型最优控制研究 总被引:8,自引:2,他引:8
倒立摆系统以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置。针对二级倒立摆系统的平衡控制问题,对其进行数学建模,应用二次型最优控制理论设计了控制器。仿真结果表明,二次型最优控制对于典型非线性自不稳定系统有着很好的控制能力。 相似文献
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倒立摆本身是一个自然不稳定系统,时滞的存在更加恶化了系统性能。基于牛顿动力学方法建立了具时滞单级倒立摆系统的动力学模型,运用线性二次型最优控制策略设计了倒立摆控制器,将时滞环节采用Padé一阶对称逼近,通过Routh稳定判据,得到闭环系统的临界稳定的时滞大小。通过实例仿真进行验证,并与PID控制策略相比较,结果表明本文方法正确,所设计的最优控制器性能优于PID控制器,在临界时滞范围内有较好的控制效果,但与无时滞时相比,系统的动态性能有所降低。 相似文献
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二级倒立摆系统的实时稳定控制实验研究 总被引:1,自引:0,他引:1
为实现二级倒立摆系统的实时稳定控制,以深圳固高直线二级倒立摆装置作为控制对象,在MATLAB环境下,利用基于二次型最优控制理论的线性二次型(Linear Quadratic Regulator,LQR)最优控制器,成功实现了该装置的实时稳定控制。为引入新的控制策略,采集二级倒立摆实时控制过程中的LQR控制器数据作为样本,经过自适应神经模糊推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)工具箱训练并生成出一种新型模糊神经网络控制器,应用到装置上同样实现了实时平衡。结果表明,新型控制器较LQR控制器控制效果更优,也为成功实现装置的实时平衡提供了一种新的思路和解决方法。 相似文献
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有限时间二次型数值算法研究及其应用 总被引:1,自引:1,他引:0
为了实际需要和学术发展的要求,研究了以倒立摆为控制对象,通过闭环网络形成的反馈控制系统的随机传输时延的最优控制问题。在求解有限时间最优控制律过程中,通过矩阵Raccati方程的离散变换,利用Matlab中计算无限时间二次型最优控制器的LQR函数,从而求出有限时间LQR问题的数值解。通过仿真结果证明,研究的方法能够使倒立摆系统最终稳定,从而说明提出的算法对于求解有限时间LQR问题是有效的。 相似文献
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为解决LQ控制多变量系统时权矩阵参数难以确定的问题,在引入一种与系统动态性能密切相关的性能指标基础上,提出了混沌全局粗搜索和局部细搜索相结合的优化LQ控制器,并且进行了二级倒立摆的实时控制.最后的实验证实了,该方法既是线性二次型泛函意义下的最优,又能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题. 相似文献
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A double inverted pendulum is successfully stabilized at the upright position by using a computer control. The control system is designed based on the state space approach by using a computer aided design program named CADOS developed for this purpose. CADOS was used not only for the analysis and design, but also for the simulation to evaluate the designed system. The controller designed consists of the state variable feedback and the observer. The state variable feedback is determined based on either pol-locations or as the optimal control for the quadratic criterion function. As the observer, the minimal order state observer or a linear functional observer is employed, and it is theoretically proved that the linear functional observer for a multiple inverted pendulum can always be realized by the first order. The designed controller is implemented in the mini-computer used for CADOS and could work satisfactorily. The controller using a linear functional observer requires less computation time and controls the system in more stable way. 相似文献