最优控制方法在直线倒立摆中的应用

假设忽略掉倒立摆系统本身不稳定因素(摩擦阻力)的影响后,倒立摆系统就可以看成是一个典型的运动刚体系统。基于牛顿力学定律的数学建模方法,应用二次型最优控制理论对一级倒立摆实现控制,使用在惯性坐标系内的经典力学理论动力学方程,能满足控制系统的一般稳定性和鲁棒性的性能要求。采用MATLAB对倒立摆系统进行仿真模拟实验,并对仿真结果进行分析。     

一级倒立摆系统设计与LQR最优控制仿真

应用Lagrange力学,对一级倒立摆系统进行数学建模,得出了状态空间方程;设计了一级可控倒立摆系统,并对系统进行了性能分析;设计了直线一级倒立摆的LQR控制器,通过仿真和实验证明,LQR实时控制效果好,保证了系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

一级倒立摆系统的数学建模方法研究

应用牛顿力学和Lagrange力学,对一级倒立摆系统进行数学建模,得出一致的状态空间方程,保证了结论的正确性。通过分析得知,采用Lagrange力学比牛顿力学分析方法更清晰、简单。其结果对倒立摆和其他类似非线性系统稳定性的研究具有理论指导作用。     

基于MATLAB的直线一级倒立摆的PID控制研究

对于倒立摆系统,由于其本身是自然不稳定的系统,实验建模存在一定困难,假设忽略掉倒立摆的一些次要因素后,那么倒立摆系统就能够看成是一个典型的运动刚体系统。介绍了直线一级倒立摆的控制机理,分析了直线一级倒立摆的建模过程,采用MATLAB对倒立摆系统进行仿真模拟实验,并对仿真结果进行分析。     

基于LQR控制器的直线倒立摆研究及设计

针对直线倒立摆系统不稳定的问题,在前期研究的基础上,建立了直线一级倒立摆数学模型,并对自行研制的直线一级倒立摆进行参数分析,推导出了状态空间方程,给出了Pro/E模型图。接着,为确保系统能更加稳定地控制,研究设计了相应的LQR控制器,绘制了控制系统结构框图,最后进行了LQR控制参数仿真。仿真结果证明了研究设计的有效性和可行性。     

线性二次最优算法的倒立摆系统仿真与实时控制

文章对倒立摆进行了详细的力学分析,建立了该种倒立摆的数学模型,并为系统设计了线性二次指标最优控制器。然后,通过计算机数值仿真实验,为倒立摆控制系统选取合适的性能指标和状态反馈矩阵,仿真实验结果说明,应用该状态反馈控制,能够取得了良好的控制效果。最后,文章建立了基于matlabRTW实时工具箱的倒立摆实时控制平台。通过倒立摆的实时控制实验,验证了理论分析和数值仿真的正确性。     

轮式倒立摆的数学建模及状态反馈控制

轮式倒立摆是检验各种控制理论的理想模型,首先采取牛顿力学分析的方法,依次得出轮式倒立摆中直流电机、车体和摆杆动力学方程,从而基于小角度线性化方法得出轮式倒立摆的近似线性模型;然后基于Matlab进行轮式倒立摆的状态反馈控制,设计出其控制律,验证其可行性,但是轮式倒立摆的数学模型通常是经线性化处理后得出,为了提高仿真准确性,再基于虚拟样机技术,对轮式倒立摆进行Madab与ADAMS的联合仿真,仿真结果显示系统响应曲线在规定时间内迅速收敛至O附近．此结果不仅验证了联合仿真中状态反馈控制的正确性,而且表明联合仿真是控制理论研究中值得推广的方法。     

高仿真直线一级倒立摆模型设计

给出了直线一级倒立摆的带有阻力效应的非线性数学模型,推导了直线一级倒立摆摆杆在摆动过程中所受到的介质阻力和摩擦力的计算公式,并利用MATLAB的S函数建立了直线一级倒立摆的高仿真模型。通过设置仿真模型的相关参数,可使仿真倒立摆与真实倒立摆的工作状态非常接近。     

基于ADAMS和MATLAB的双回路PID控制倒立摆联合仿真

倒立摆系统是典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统,是检验各种控制理论的理想模型。研究了倒立摆系统的构成并建立了数学模型,针对摆杆角度和小车位移两个输出量采用双回路PID控制并设计了PID控制器,在ADAMS软件中建立了倒立摆系统的机械模型,在MATLAB软件中建立了控制模型,通过接口实现了双回路PID控制倒立摆的联合仿真。文中方法直接从ADAMS中产生机械系统仿真模型,避免了推导、列写较复杂的方程描述机械系统,大大简化了建模过程,而且能够更直观地观察仿真结果。     

基于LQR的直线一级倒立摆最优控制系统研究

从理论和实践上对直线一级倒立摆作了深入的研究.用牛顿-欧拉方法建立了倒立摆的数学模型,在此基础上采用线性二次型最优控制方法设计了倒立摆的控制器.通过固高公司GLIP2003倒立摆系统验证了设计结果,并达到较好的控制效果.     

基于微分平坦的旋转倒立摆双闭环抗扰 PID 控制

针对一类不稳定、欠驱动二自由度旋转倒立摆系统, 提出一种基于微分平坦的双闭环抗扰 PID 控制方法。 首先, 建立倒 立摆的非线性动力学模型, 利用近似线性化分析系统的不稳定零动态与非最小相位特性; 然后, 结合微分平坦理论, 设计倒立摆 平坦输出,重构系统平坦状态, 并建立平坦状态与角度输出之间的转化关系,克服倒立摆的非最小相位影响; 进一步, 针对微分 平坦系统, 设计抗扰 PID 双闭环控制结构和带宽化调节方法, 在主动抗扰机制下实现对摆杆角度与悬臂角度的精准控制; 最后, 通过仿真与实验, 验证所提方法的有效性和实用性。 所提方法为欠驱动系统提供了一种结构简单、抗扰能力强的控制方案。     

倒立摆系统的建模及MATLAB仿真

通过建立倒立摆系统的数学模型，应用状态反馈控制配置系统极点设计倒立摆系统的控制器，实现其状态反馈，从而使倒立摆系统稳定工作。之后通过MATLAB软件中Simulink工具对倒立摆的运动进行计算机仿真，仿真结果表明，所设计方法可使系统稳定工作并具有良好的动静态性能。     

基于鲁棒保性能控制的倒立摆虚拟现实仿真研究

为研究倒立摆的虚拟现实仿真教学平台,首先建立了倒立摆的数学模型,叙述并分析了基于线性矩阵不等式（LMI）的鲁棒保性能控制方法;然后基于鲁棒保性能控制器和虚拟现实技术,建立了倒立摆的虚拟现实仿真系统。研究结果表明：相对于PID控制器,鲁棒保性能控制器能使系统具有更好的渐近稳定性、干扰抑制能力和最优性能;而虚拟现实技术在教育领域中的应用,能给人以身临其境的感觉,增加了学生学习控制理论知识的兴趣。     

单级倒立摆的两种控制方法的仿真研究

针对多变量、非线性、强耦合性的倒立摆系统,运用牛顿-欧拉方法建立了倒立摆的数学模型。然后对该模型分别进行LQR控制和模糊控制,并在MATLAB环境下进行仿真,其对比结果对该方向的研究具有理论指导意义。