基于LMI的倒立摆滑模控制器设计

倒立摆是典型的欠驱动系统,针对其复杂非线性和存在不确定干扰的问题,提出了滑模控制器设计方案.以线性化模型为基础设计滑模切面,完成了对模型确定部分的控制设计,以及对不确定干扰的补偿输入.以线性矩阵不等式方法辅助完成滑模面和反馈增益的计算,避免了参数调试对设计经验的依赖.通过软件仿真和固高倒立摆测试对所提的控制方案进行测试,结果表明控制器有效实现了倒立摆的稳定控制.     

基于模糊控制算法的二级倒立摆控制器设计

针对非线性、不稳定的二级倒立摆状态空间方程模型问题,本文提出一种基于最优控制的模糊控制器的设计方法,采用状态变量融合技术,将模糊控制器的维数由6维降到2维,并通过不断调试量化因子来提高模糊控制器的精度;同时,以Matlab Simulink为平台,建立了二级倒立摆系统仿真模型,并进行仿真分析。仿真结果表明,模糊控制很好地实现了倒立摆的稳定性控制,而且在系统存在噪声的情况下也能较好的完成控制任务;减少了模糊控制器的推理规则数,很好地解决了模糊规则爆炸问题。该研究超调量小,调节时间短,鲁棒性强,证明所提出的控制策略可行,因此具有很好的应用前景。     

倒立摆的一种FUZZY-PD复合控制器设计

针对高维模糊控制器设计中的“规则爆炸”问题,以倒立摆为研究对象,直接将四维控制器分解为两个二维控制器,其中一个为 PD 控制器、一个为二维模糊控制器,并将这两个控制器输出直接叠加作为控制量.在此基础上,借助状态反馈极点配置方法,提出了一种比较系统化的模糊控制器参数估计方法,以弥补模糊控制器参数系统化设计方法的不足.对倒立摆系统的仿真及对它的实时控制结果均验证了该复合控制方案及这种模糊控制器参数估计方法的有效性.     

倒立摆的一种FUZZY-PD复合控制器设计

针对高维模糊控制器设计中的“规则爆炸”问题，以倒立摆为研究对象，直接将四维控制器分解为两个二维控制器，其中一个为PD控制器、一个为二维模糊控制器，并将这两个控制器输出直接叠加作为控制量，在此基础上，借助状态反馈极点配置方法，提出了一种比较系统化的模糊控制器参数估计方法，以弥补模糊控制器参数系统化设计方法的不足，对倒立摆系统的仿真及对它的实时控制结果均验证了该复合控制方案及这种模糊控制器参数估计方法的有效性。     

一种基于融合函数的二级倒立摆模糊控制器设计

采用模糊控制理论研究二级倒立摆控制问题。设计融合函数以降低模糊控制器输入变量维数,引入一种与系统动态性能密切相关的性能指标,提出应用混沌优化算法优化加权矩阵来提高控制系统的性能。本方案在实物二级倒立摆上进行了实验,结果证明该设计方法有效。     

基于遗传算法的自学习模糊控制器的设计

提出了一种自学习模糊控制器的设计方法,这种方法采用改进的连续空间遗传算法对动态系统的控制进行优化,获得基于一定性能指标的期望的状态轨迹及相应的控制序列;采用基于神经网络的模糊推理系统监督学习模糊控制器的参数,可以在知识缺乏的环境完成神经模糊控制器的自动设计。本文最后以倒立摆系统为控制对象给出了一个设计实例和仿真结果。     

模糊趋近律滑模变结构的二级倒立摆系统控制仿真

运用一种模糊趋近律滑模控制策略,将模糊逻辑控制与趋近律相结合,推导设计出模糊趋近律的滑模变结构控制器,并对二级倒立摆系统进行了有效控制.仿真结果表明这种控制方法既保证了趋近运动的快速性,又保留了滑膜控制系统的鲁棒性,同时有效地抑制了系统抖振.     

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.     

粒子群优化LQR控制器在环形倒立摆中的应用

为解决环形倒立摆控制中试探法难以确定LQR控制器最优Q和R矩阵的问题,采用Bang-Bang法对倒立摆进行了起摆控制,利用拉格朗日法建立了垂直位置附近的线性化模型.采用LQR进行了平衡位置控制,采用粒子群算法优化了LQR控制器的加权矩阵.对加入了噪声扰动的模型输出进行了卡尔曼滤波处理.仿真结果表明:基于粒子群的加权矩阵寻优算法可以迭代解算出Q和R的最优矩阵,粒子群LQR控制器可以提高系统鲁棒性,减小起摆时延,提高平衡位置稳定性.     

三级倒立摆系统基于滑模的鲁棒控制

倒立摆系统被公认为自动控制理论中的一个典型的试验设备，利用了一种基于滑模的鲁棒控制方法对一个具有单控制输入的三级倒立摆系统进行闭环控制的综合设计及仿真研究，由于倒立摆系统结构的特殊性以及控制的复杂性，传统的状态反馈控制方法很难达到预期的控制效果，这种方法不但可以达到所期望的性能要求，同时使得倒立摆系统从初始时刻开始就运行在滑模面上，从而使系统具有较强的鲁棒性，仿真结果表明了该控制方法的有效性和可行性。     

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。     

基于滑模的平行双倒立摆系统稳定控制研究

结合控制目标对两摆间无弹簧连接的平行双倒立摆系统进行合理建模,验证所建模型可行性,讨论系统能控性和参数间的关系,设计了滑模变结构控制律,仿真结果表明滑模变结构控制能实现平行双倒立摆系统的稳定控制.     

基于粒子群算法的倒立摆智能控制系统研究

为了控制倒立摆保持稳定状态,选取直线一级倒立摆为研究控制对象,建立直线一级倒立摆数学模型,将粒子群算法(PSO)实际应用到直线一级倒立摆智能控制系统的关键参数优化,仿真验证PSO算法优化直线一级倒立摆的动态稳定性。仿真结果表明,基于粒子群算法对直线一级倒立摆的优化控制具有更快的收敛性和更优的稳定性。     

时滞倒立摆的H_∞反馈控制

由于系统的输入滞后不可避免,时滞是影响系统稳定性的因素之一,文中研究具有输入时滞的一级直线倒立摆的H∞控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,采用线性矩阵不等式方法得出系统的H∞反馈控制器.文中没有引入自由权矩阵,减小了问题的复杂性.同时考虑系统不确定性.结论可由MATLAB软件直接求解,方便易行.仿真结果证实了方法的有效性.     

一类线性参数变化时滞系统的鲁棒滑模控制

研究了一类线性参数变化连续时间系统的稳定性、状态反馈镇定和滑模控制问题.通过引入适当加权矩阵变量寻找Le ibn iz-Newton公式各项之间的关系,从而直接地处理系统中的时滞状态项,避免了常规应用Le ibn iz-Newton公式进行模型变换的间接方法所带来的较大保守性.基于参数线性矩阵不等式方法提出了该类系统参数二次稳定的时滞相关的新条件.基于该条件研究了该类系统的状态反馈镇定和滑模控制问题.分别提出了镇定控制器设计条件和滑动模态存在条件,并设计了滑模控制器,保证了闭环系统的参数二次稳定.仿真实例证明了该设计方案的可行性.     

预测控制算法及其在倒立摆中的应用

基于神经网络模型的预测控制算法,是利用前向神经网络建立非线性被控对象的模型,以滚动优化、反馈校正实现对系统的控制。将其应用于倒立摆系统中,实现了对摆角和位移的同时控制。理论分析与仿真结果表明,该算法可避免对受控对象做复杂的数学分析。具有收敛速度快,鲁棒性较强的特点。     

基于遗传算法的一类非线性系统的变结构控制

针对不确定性的非线性控制系统,提出了一种基于遗传算法的滑模变结构控制方法。采用遗传算法实时调整切换面参数和趋近律器数,构造出最佳切换函数和指数趋近律,使得系统不仅能快速到达切换面,增强了系统的鲁棒性,而且消除了系统抖振,实现了完全跟踪,改善了控制系统的性能。通过对倒立摆系统进行仿真,结果表明该控制方法的有效性。     

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。     

Using Adaptive Gain Scheduling LQR Method Control of Arm Driven Inverted Pendulum System Based on PIC18F4431

The arm driven inverted pendulum system is a highly nonlinear model, muhivariable and absolutely unstable dynamic system so it is very difficult to obtain exact mathematical model and balance the inverted pendulum with variable position of the ann. To solve this problem, this paper presents a mathematical model for arm driven inverted pendulum in mid-position configuration and an adaptive gain scheduling linear quadratic regulator control method for the stabilizing the inverted pendulum. The proposed controllers for arm driven inverted pendulum are simulated using MATLAB-SIMULINK and implemented on an experiment system using PIC 18F4431 mieroeontroller. The result of experiment system shows the control performance to be very good in a wide range stabilization of the arm position.