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.     

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。     

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.     

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Lyapunov函数的倒立摆系统设计

针对单级倒立摆，介绍了利用李雅普诺夫函数进行状态反馈的控制方案。首先对单级倒立摆建立近似线性化模型，然后利用李雅普诺夫函数设计了状态反馈控制器，并在MATLAB软件中Simulink环境下对单级倒立摆实验装置实现了实时控制，试验结果验证了该设计方法的有效性。     

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。     

单级倒立摆模糊控制研究

单级倒立摆系统包括四个输入变量,经典模糊控制算法同时对四个输入变量进行模糊推理,容易造成模糊规则数过多。根据增加模糊控制器个数来减少输入变量维数的思想,设计了串联模糊控制器和并联模糊控制器,有效控制了单级倒立摆系统的运动,但稳定时间和稳态误差不够理想。故提出了一种基于单一输入规则群(SIRMs)动态加权模糊推理模型的模糊控制器,实现了单级倒立摆的稳定控制,该控制器通过引入输入变量重要度因子,保证摆杆控制优先于小车控制。实时控制实验表明:系统跟踪速度快,具有较强的鲁棒性和良好的动静态特性,验证了该模糊控制器的有效性。     

抑制倒立摆测量噪声的反演控制器设计

针对存在随机测量噪声的单级倒立摆系统,提出了一种带有低通滤波的反演控制方法。该方法将倒立摆系统输出的摆角作为低通滤波器的输入信号,低通滤波器的输出作为滤除测量噪声之后系统输出的摆角。即将倒立摆系统和低通滤波器看作一个整体的被控系统,并根据该系统逐步推导出反演控制律。设计的控制器能够有效滤除测量噪声,增强了系统的鲁棒性,提高了倒立摆系统的跟踪精度,并且该控制器结构简单,便于工程实现。最后,通过仿真实验进一步验证了该控制器的有效性。     

监督控制器在倒立摆平衡控制中的应用

在监督控制方案下实现了一种模糊控制器的设计。设计模糊控制器时先不考虑稳定性，而是将另一个控制器添加到模糊控制器上以满足其稳定性需要。用设计的模糊控制器控制小车倒立摆系统，结果表明该控制器具有较好的控制性能和较强的鲁棒性。     

基于LQR的二级倒立摆设计与仿真

倒立摆是非线性系统的典型代表,可以用来检验算法的控制效果是否理想。以直线二级倒立摆作为研究对象,通过设计LQR(Linear Quadratic Regulator)控制器实现其稳定控制,使一级摆杆、二级摆杆及滑块都处于误差较小的动态平衡状态。借助MATLAB工具进行仿真实验,通过实验结果分析研究该控制器的性能,实验结果表明LQR控制器在二级倒立摆控制中呈现响应快速、振荡小、稳定性能好等特点。