单级倒立摆系统中模糊控制理论的应用

在分析了单级倒立摆非线性模型的基础上,设计了一种利用模糊控制器进行倒立摆系统控制的方法,并对计算机控制倒立摆系统进行了实际调试.结果表明控制过程具有良好的动态性能和稳态性能,该方案可以得到较为满意的控制效果.     

直线二级倒立摆系统的H_∞鲁棒最优控制

针对存在模型参数不确定性和外部扰动的直线型二级倒立摆系统的稳摆控制问题,对如何实现倒立摆系统鲁棒稳定的同时,还保证其达到期望的最优控制性能和H_∞性能指标的稳定性控制问题进行了研究。基于状态反馈、最优控制和H_∞鲁棒控制方法设计了一个H∞鲁棒最优控制器,用来实现对该倒立摆系统的稳摆控制。利用设计的控制器,基于倒立摆实验平台和Matlab数值仿真平台,使用该控制器来实现系统的控制并对稳定倒立摆的过程进行了验证。研究结果表明,该控制器能较好的实现对直线型二级倒立摆的稳摆控制,并对受控系统的模型参数摄动有较好的鲁棒性,同时还能利用最优的控制作用达到期望的H_∞性能指标。     

基于广义预测控制的倒立摆设计及仿真实现

倒立摆是典型的非线性、不稳定的控制对象,针对倒立摆的特点本文利用广义预测控制算法解决了直线一级倒立摆摆杆自由下垂时,保持倒立摆的自由下垂状态,并用仿真的方法研究了它们的控制性能和特点,从而实现对复杂非线性系统的实时控制,实现了倒立摆的摆起及稳定控制,起到了较好的控制效果.     

自适应神经模糊推理系统在倒立摆控制中的应用

针对单级倒立摆系统具有多变量、非线性、绝对不稳定的特点,应用Matlab/Simulink设计了用于倒立摆系统的、基于自适应神经模糊推理系统的ANFIS控制器,采用反向传播算法和最小二乘算法的混合算法对倒立摆控制样本数据进行学习,调整各变量的隶属度函数,自动产生模糊规则.仿真结果表明,ANFIS控制器对倒立摆系统的摆杆角度和小车位置的控制过程具有良好的动态性能和稳态性能.     

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。     

直线倒立摆的快速起摆与稳摆控制研究

针对直线倒立摆系统,提出了一种优化的快速摆起控制方法和基于ANFIS-PI的稳定控制算法。建立了直线倒立摆系统的数学模型,根据Lyapunov能量反馈思想对基于能量的起摆控制策略进行优化,实现了倒立摆系统的快速起摆实时控制,并从实验角度设计切换控制策略过渡到系统的平衡控制。采用小车跟踪方波信号获取样本数据,引入PI控制器,完成了基于ANFIS-PI稳摆控制器的设计。仿真和实验结果表明,优化后的起摆控制算法显著提高摆杆摆起速度,系统具有较强的鲁棒性,自适应性和动态性能。     

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。     

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。     

智能控制理论在倒立摆系统中的应用研究

倒立摆是自动控制理论与研究的典型试验设备,一直是控制领域研究的热点。本文对智能控制理论在倒立摆控制系统中的应用进行了分析,讨论了各种控制理论在该系统中应用的特点,并对倒立摆系统的控制研究前景作了展望。     

简易旋转式倒立摆实验装置的控制研究

对倒立摆系统研究具有重要的应用价值,但其严重不稳定,受到了很多变量的影响。在对倒立摆系统进行研究后,提出一种简易典型的旋转式倒立摆实验装置。该装置使用角位移传感器采集摆杆角度,经过STM32处理后,通过运用PID算法来实现对旋转倒立摆的闭环控制,最后结合硬件调节反馈参数。结果表明这种控制方法可以良好的控制旋转式倒立摆。     

基于切换方法的倒立摆起振和平衡控制

采用切换控制的方法实现环型倒立摆的起振和平衡控制。通过设计非线性前馈控制器实现倒立摆的起振控制,当环型倒立摆达到非稳定平衡点附近的时候,切换到线性状态反馈控制器实现倒立摆的镇定控制。改变线性状态反馈控制器的输入还可以实现环型倒立摆的旋转平衡控制。仿真验证了控制策略的有效性。     

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。     

单级旋转倒立摆极点配置与二次型最优控制

为了使旋转倒立摆的旋臂与摆杆始终保持在垂直姿态,通过对单级旋转倒立摆系统结构和动力学分析,建立了合理的状态空间模型并进行了线性化处理,分别通过极点配置和二次型最优控制进行了控制优化,并在Matlab中进行了仿真分析,实现了对旋臂与摆杆的控制。研究结果表明,二次型最优控制具有更好的响应性能和算法简单等特点,在实际应用中具有重要意义。     

基于双PID的旋转倒立摆控制系统设计与实现

设计了一款简易旋转倒立摆。对所设计的旋转倒立摆进行了分析,利用Lagrange方程建立了系统的数学模型。在MATLAB中,通过双PID控制模式对旋转倒立摆控制进行仿真,仿真结果与实际运行结果相符合。将MATLAB中的双PID控制算法移植到微控制器中,实现了对旋转倒立摆系统的控制。将系统实际运行参数通过串口上传至上位机,并在虚拟示波器中进行显示。实际运行结果表明所设计的双PID控制器能实现对旋转倒立摆的控制,系统稳定性好,鲁棒性好。     

二自由度机器人的Matlab仿真

本文介绍了控制系统中的经典问题——倒立摆及其基本原理,简要介绍了Matlab中倒立摆控制的实现方法。由于倒立摆的研究具有重要的工程背景,本文结合了二级倒立摆的matlab仿真,实现二自由度机器人PD控制的matlab仿真,取得了较好的效果。     

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。     

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。     

倒立摆的自调整模糊控制器设计及稳定性分析

本文针对倒立摆多变量的系统特性,提出双模糊控制器设计方案,分别对倒立摆的摆角和小车位移设计模糊控制器.然后根据摆角的不同进入不同的控制阶段,调整两个控制器的输出权重,实现倒立摆的平衡控制.实验证明用Matlab实现的控制算法在对倒立摆的控制中表现出很好的控制效果.     

基于Matlab和Automation Studio的倒立摆控制仿真

针对一级倒立摆的控制问题使用状态反馈极点配置、PID方法控制、线性二次型最优调节器三种方法,使用Matlab和Automation Studio(AS)软件进行了建模和仿真,实现了一阶倒立摆的稳定控制。在建立完善的模型中,使用阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、噪声信号等进行了测试,测试结果表明,倒立摆系统可实现稳定控制。     

倒立摆线性二次型最优控制方法研究

为优化倒立摆控制性能,提高系统响应的快速性和稳定性,研究了线性二次型最优控制方法。应用动力学分析方法建立单级倒立摆线性状态空间模型,设计线性二次型控制器(LQR);应用Matlab软件中LQR函数,确定倒立摆闭环控制系统状态反馈向量及最优控制目标函数,完成线性二次型状态反馈控制系统设计。时间响应分析及动态仿真结果表明,基于LQR函数设计的线性二次型状态反馈控制系统,阶跃响应上升时间2 s,调节时间5 s,实现了单级倒立摆快速、稳定控制。