简易旋转倒立摆及控制装置设计

【摘耍】本装置以K60单片机为主控模块,通过人机交互模块实现不同模式切换及摆杆实时角度检测,实现对其控制。主控模块对角度测量模块采集的数据按建立的数学模型,采用PID算法控制直流电机,实现系统的自动控制。主控模块装置将摆杆位置是否人为干预作为关键点进行控制,具有制作方法筒单,系统操作控制方便,摆杆倒立持续时间长等特点,达到了设计要求。     

基于MC9S12XS128的简易旋转倒立摆的设计

本旋转倒立摆系统的设计以MC9S12XS128高速单片机为控制核心,能够独立执行实时控制算法,脱离计算机直接运行。主要采用数字电位器进行摆杆角度检测,辅以旋转编码器测量电机的速度,形成速度闭环。程序部分应用PID控制算法处理反馈信号,控制电机的转向及转速,能够形成高速度、高精度的无静差系统。经过多次测试,能使倒立摆的摆杆完成往复摆动、保持倒立、倒立状态下的圆周运动、抗撞击测试等一系列动作,可以较快速准确地达到设计要求。     

单级倒立摆控制系统的稳定性算法设计

为了对一级倒立摆这个非线形、强耦舍、多变量和自然不稳定系统的平衡性进行有效地控制,首先利用lagrange方程对系统进行了数学建模,设计了LQR控制器对其进行稳定性控制,并利用遗传算法优化加权矩阵,得出了比较理想的控制参数,最后利用Matlab对控制结果进行了仿真和分析。实验结果表明,LQR控制方法具有较强的鲁棒性和较好的控制效果。     

模糊控制在倒立摆控制系统中的应用

提出了一种利用模糊控制器进行倒立摆控制的方法，建立了倒立摆的数学模型，并进行了计算机仿真，仿真结果表明，该方案可以得到较为满意的结果。     

基于AVR单片机的旋转倒立摆设计

对简易旋转倒立摆的各个模块做了相关介绍,对系统的实现方案和设计步骤进行描述。采用ATmega16单片机作为主控元件,以BTS7960模块作为驱动器,使用直流伺服电机作为驱动电机。采用增量式PID算法控制摆杆达到稳定,对摆杆所处位置的角度进行分段,然后采用分段PID算法进行控制,以使摆杆快速趋于稳定状态,得到良好的控制效果。     

基于单片机实现的二级倒立摆控制系统

倒立摆控制系统是一个典型的多阶次、强耦合的时变复杂系统,并且系统阶次高,且存在一定的非线性因素,使得倒立摆系统难以用精确数学模型描述。用经典法设计控制器存在较大的局限性。分析倒立摆控制系统的运动模态,根据人控制倒摆的经验,得到倒立摆系统的控制规律。并利用MCS 52单片机对倒立摆实施控制,实验结果表明该方法控制精度高,能满足预期目的。     

旋转倒立摆串级PID低通滤波控制系统的设计

针对非线性、强耦合、多变量和欠驱动的旋转倒立摆不稳定系统,提出基于STM32的串级PID控制系统,在其中加入了一阶低通滤波用来降低位置控制环中的振荡。通过在Matlab的Simulink中搭建模型对其可行性进行验证,并结合共轭梯度法搜索最优PID控制参数。试验结果表明加入一阶低通滤波的串级PID控制器较未加一阶低通滤波其响应时间快约15%,超调量降低约10%,稳态误差降低约30%,位置控制过程中振荡也得到明显改善。通过在搭建的倒立摆实物平台上进行试验进一步证实所提出的控制系统能够实现对倒立摆实时、快速和平稳的控制。     

基于HCMAC与PID复合控制的倒立摆控制系统

倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定、非线性系统,是进行控制理论研究的理想实验平台。针对单级倒立摆的平衡控制问题,提出了基于HCMAC(超闭球小脑模型关节控制器)与PID的复合控制方案,给出了倒立摆控制系统的数学模型和控制算法。通过仿真实验研究,证明了HCMAC与PID的复合控制比传统PID控制有更好的控制效果,适用于非线性实时控制。     

二级倒立摆的模糊控制

研究了二级倒立摆系统的模糊控制问题,提出了一种结构新颖的模糊控制律。通过对控制律的参数寻优和调整,实现了二级倒立摆的稳定控制。仿真研究表明：本文提出的模糊控制算法无论是动态指标还是稳态精度方面都有明显的优越性。     

基于状态反馈控制的倒立摆系统分析和设计

针对多输入多输出的倒立摆系统平衡控制,利用牛顿一欧拉方法建立了直线型一级倒立摆系统的数学模型.在分析的基础上,采用状态反馈控制中极点配置法设计了用于直线型一级倒立摆系统的控制器.通过采用MATLAB仿真及其对实际系统的调试验证,表明了该控制器的设计是合理的.     

基于倒立摆原理的智能平衡车设计

本文在一阶倒立摆理论分析与创新的基础上,以飞思卡尔公司推出的MK60FX512VLQ15单片机为平台,设计了一种性价比高、稳定性强的两轮平衡车控制系统.通过对车体速度以及姿态等信息的采集,使用PID算法对平衡车的安全行驶与平稳转向进行控制.同时通过蓝牙模块,将当前速度、姿态控制参数、转向控制参数等数据上传至上位机并保存,便于研究人员掌握小车信息,使系统具有更好的鲁棒性.     

基于STC89C52的简易倒立摆控制装置设计

以全国大学生电子设计竞赛为背景,通过分析简易旋转倒立摆及控制装置系统的任务和基本要求,设计制作了基于单片机为主控芯片的倒立摆控制系统,利用光电编码器传回来的反馈信号采用PID控制调节,并发出控制信号驱动直流电机,实现调速控制。该装置可以使旋转臂适时适当的摆动,准确地让摆杆在短时间内达到题目所需的要求。     

倒立摆模糊控制器研究

倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的自然不稳定系统,作为一个典型的控制对象,一直受到不少专家学者的关注与研究。通过推导和分析倒立摆的数学模型,主要讨论了模糊控制器的设计与仿真。仿真结果表明,模糊控制器能对倒立摆进行很好的控制。     

倒立摆系统的状态空间极点配置控制设计

为实现多输人多输出、高度非线性、不稳定的倒立摆系统平衡稳定控制,将倒立摆系统的非线性模型进行近似线性化处理,获得系统在平衡点附近的线性化模型.利用牛顿一欧拉方法建立直线型一级倒立摆系统的数学模型.在分析的基础上,基于状态反馈控制中极点配置法对直线型一级倒立摆系统设计控制器.由MAT-LAB仿真及对实际系统的调试验证,表明采用的控制策略是有效的,设计的控制器对直线型一级倒立摆系统的平衡稳定控制效果好,提高了系统的抗干扰能力.     

单级倒立摆LQR控制仿真

倒立摆是不稳定,非线性,强耦合系统,本文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。     

旋转倒立摆虚拟仿真模型构建与验证

为了解决旋转倒立摆在理论建模与工程应用之间存在偏差的问题,提出一种基于Matlab虚拟仿真与试验数据相结合的建模方法,并使用实物验证模型建立的有效性。通过Solidworks与Matlab连接得到倒立摆刚体模型,在SimMechan-ics内添加机电部分,线性化得到系统在不稳定平衡点的理想模型。在实物试验基础上辨识系统参数,得到仿真模型。在模型基础上研究了倒立摆的起摆与稳摆算法。试验结果表明,虚拟仿真模型可以直观显示与记录系统变量变化情况,与实物结构对比,整体响应与实际倒立摆差距很小。     

二级倒立摆系统的模糊控制

倒立摆系统作为一种典型的实验装置,它具有高阶次、非线性、不稳定、多变量、强耦合等特点,可以很好的验证控制理论,并且与工程中的控制对象具有类似的结构。文中采用模糊控制研究二级倒立摆系统的实时控制问题,设计模糊控制器控制倒立摆系统的稳定。实践证明,模糊控制方法控制二级倒立摆系统的稳定是可行的。     

二级倒立摆的模糊控制研究

倒立摆系统是多变量、非线性、强耦合的控制系统.采用模糊控制理论研究二级倒立摆控制问题.运用最优控制方法设计融合函数以降低模糊控制器的维数,减少模糊控制规则数,进而提高模糊控制器的性能品质.理论和实验都表明该模糊控制算法是有效,可行的.     

基于LabVIEW的一级倒立摆LQR控制仿真设计

文章针对控制系统教学中常用的一级倒立摆系统,进行了建模与分析,并设计了一级倒立摆系统LQR控制器。使用LabVIEW作为开发平台,对系统和控制器进行了实时仿真,并开发了一款实验教学仿真软件,可进行控制系统建模、性能分析、LQR设计等方面的研究。该软件界面简单,便于人机交互与实时操作,对控制系统教学的改革创新有一定指导意义。     

基于MATLAB的倒立摆系统定性分析

倒立摆系统作为控制理论研究中的一种较为理想的实验手段,是检验控制策略效果的不可或缺的工具,也是控制界中研究的热点.判断系统的稳定性、可控性和可观性是设计倒立摆控制器的前提.应用MATLAB对倒立摆系统进行分析、研究,方法方便快捷,实用性强,尤其适用于多级倒立摆系统.