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。     

悬臂式倒立摆H_∞控制设计及仿真

针对旋臂式倒立摆的稳定控制问题,建立了二阶旋臂式倒立摆系统的数学模型,运用连续系统线性鲁棒H∞最优控制理论,通过设计旋臂式倒立摆控制系统的鲁棒调节器,使倒立摆系统在闭环状态下稳定并具有较强的鲁棒稳定性。运用Matlab进行仿真,通过与传统线性二次型最优控制配置方法相比较,结果发现鲁棒H∞最优控制效果更好。     

基于倒立摆的PID控制算法的研究

建立了直线一级倒立摆的数学模型,设计出倒立摆系统的PID控制器,并使用“稳定边界法”快速整定了PID算法的控制参数,最后通过Matlab／Simulink进行了仿真实验。结果指出PID算法能够有效控制倒立摆的摆杆角度。     

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.     

倒立摆控制器的鲁棒性研究

在建立倒立摆系统控制对象数学模型的基础上,详细介绍了单级单级控制器的设计过程。首先,采用PID控制算法和状态空间极点配置法对倒立摆进行控制器设计,然后采用最优控制算法设计倒立摆的控制器,最后设计一种基于自适应的控制器。最终采用Matlab软件进行仿真验证了设计结果,证明了自适应的有效性。     

基于Matlab GUI的倒立摆系统仿真平台设计

倒立摆系统是“自动控制原理”课程中的典型控制系统,极点配置及LQR是常用的控制器设计方法。极点配置是通过设置极点确定状态反馈矩阵,LQR是通过设置L,Q参数确定最优反馈矩阵。为了快速确定倒立摆系统的反馈矩阵及闭环反馈系统,文中通过Matlab GUI编程设计一种倒立摆系统仿真平台。该仿真系统通过设置倒立摆的参数,可直接确定系统状态方程;通过对系统进行极点设置和L,Q参数设置,可直接求出相应的系统状态反馈矩阵;设置三种不同的输入信号,则能够显示对应的响应曲线图。所设计的倒立摆仿真平台具有图形化的界面,操作方便、应用灵活,可以根据设置系统的不同参数自动求解相应的系统状态参数,并直观地显示其对应的响应曲线。该仿真平台可用于课堂教学及实验教学中,以加深学生对倒立摆系统控制的理解,提高学生分析和解决问题的能力。     

基于倒立摆的两种控制策略的研究

倒立摆系统被广泛应用于检验各种控制理论和控制策略的有效性中.分析了两种简单而有效的控制策略:极点配置法和线性二次最优控制策略的LQR法,并通过Matlab仿真对单极倒立摆系统进行了控制效果的对比,从理论和仿真结果上讨论了这两种控制策略的优缺点.     

倒立摆系统的智能控制算法研究

倒立摆系统是一种典型的控制系统模型,能够将实际与理论相结合,可以开发出新的控制算法来应用在系统模型之上。采用模糊控制算法研究二级倒立摆系统的控制问题,设计模糊控制器控制倒立摆系统的稳定。实践证明,模糊控制算法对二级倒立摆系统是可行的。     

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.     

LQR在单级倒立摆系统中的应用

单级倒立摆控制是一个即复杂而又对准确性、快速性要求很高的非线性不稳定系统控制问题。单级倒立摆数学模型的建立对研究其稳定性具有指导作用。针对多变量、非线性、强耦合性的倒立摆系统,运用牛顿动力学方法建立其动力学方程,并进行线性化处理,得到状态空间模型。然后对该模型分别进行LQR控制,在MATLAB环境下进行仿真。实验结果表明,二次型最优控制具有良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。