基才研华数据采集卡PCI-1710-B的倒立摆控制系统研究

倒立摆控制系统是一个典型的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强藕合控制系统。本文研究对象是基于研华公司数据采集卡PCI-1710-B的倒立摆控制系统。通过对一级倒立摆系统控制原理分析、数学建模分析、状态反馈设计、MATLAB仿真。然后在搭建的实验平台上用LQR方法编程实现对其最优控制。MATLAB仿真结果良好，软件部分采用VB开发，实现了对系统的‘倒立’控制和相关实时参数的显示。     

基于MPC的二阶倒立摆稳定控制

倒立摆系统是一个典型的欠驱动、强耦合、非线性的机械系统,该文提出了利用模型预测控制（MPC）方法来实现二阶倒立摆系统的稳定控制。首先基于拉格朗日方程对二阶倒立摆系统进行线性化数学建模,其次在多参数二次规划方法的基础上建立了模型预测控制系统,利用Python编程对系统控制做了数值仿真计算,同时讨论了系统在复杂外界条件时的控制效果。研究结果表明,利用模型预测控制对二阶倒立摆系统的稳定控制效果良好。这对控制算法的验证以及其他非线性系统的稳定控制具有重要意义。     

基于Lyapunov能量函数的倒立摆稳定控制

倒立摆是一种复杂的非线性控制系统.通过对其进行控制能够检验控制器的鲁棒性.基于一个能量形式的Lyapunov函数设计了倒立摆稳定控制器使得摆趋于上平衡位置,并且使得小车位移和角度都收敛于零.该控制策略基于系统的总能量,利用其耗散特性设计了Lyapunov函数,并证明了控制系统的稳定性.理论分析及仿真试验表明该控制器对于倒立摆控制具有很强的鲁棒性.     

单级倒立摆LQR最优控制及其嵌入式系统实现

倒立摆以其非线性特点成为控制理论分析和设计的典型实验设备.针对单级倒立摆系统,建立其数学模型,设计了线性二次型最优控制器,利用Matlab进行了仿真验证.同时,搭建了控制系统的实物实验平台,利用Z-World公司的嵌入式系统实现了该控制算法,并进行了调试,完成了倒立摆的平衡控制.并作了一些干扰实验来验证系统性能.仿真研究和实物实验的结果,表明在嵌入式控制系统中实现的LQR最优控制算法具有很好的控制效果,使倒立摆具有良好的动态性能和稳态性能.     

旋臂式倒立摆的控制设计与仿真

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,运用连续系统线性二次型最优控制理论,设计了旋臂式倒立摆控制系统的线性二次型调节器,使倒立摆系统在闭环状态下稳定。运用Matlab进行仿真,通过与传统的极点配置方法相比较,发现最优控制效果更好。     

倒立摆系统的自摆起和稳定控制

为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制，该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先，采用Bang—Bang控制理论设计开环时间最优控制器，实现倒立摆的平稳快速摆起，同时设计经典PID控制器控制小车位置；然后采取线性二次型最优控制理论设计LQR控制器，将倒立摆稳定在平衡位置。计算机仿真和倒立摆系统实时仿真表明，文中提出的控制策略和控制算法得到了很好的验证，取得了满意的效果。     

基于研华数据采集卡PCI-1710-B的倒立摆控制系统研究

倒立摆控制系统是一个典型的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强藕合控制系统.本文研究对象是基于研华公司数据采集卡PCI-1710-B的倒立摆控制系统.通过对一级倒立摆系统控制原理分析、数学建模分析、状态反馈设计、MATLAB仿真,然后在搭建的实验平台上用LQR方法编程实现对其最优控制.MATLAB仿真结果良好,软件部分采用VB开发,实现了对系统的‘倒立'控制和相关实时参数的显示.     

四级倒立摆的状态变量合成模糊神经网络控制

文章给出了四级倒立摆系统的硬件组成，分析了四级倒立摆的系统结构、建立了数学模型。分析了系统的可控性、可观测性，给出了一种基于状态变量合成的模糊神经网络控制控制方法。在实践中证明该方法可行，成功地立起四级倒立摆。     

基于研华数据采集卡PCI-1710-B的倒立摆控制系统研究

倒立摆控制系统是一个典型的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强藕合控制系统。本文研究对象是基于研华公司数据采集卡PCI—1710—B的倒立摆控制系统。通过对一级倒立摆系统控制原理分析、数学建模分析、状态反馈设计、MATLAB仿真,然后在搭建的实验平台上用LQR方法编程实现对其最优控制。MATLAB仿真结果良好,软件部分采用VB开发,实现了对系统的‘倒立’控制和相关实时参数的显示。     

基于LQR的双并联倒立摆系统的建模与仿真

研究了一种具有多变量、强耦合、高阶次和开环绝对不稳定等复杂特性的双并联倒立摆(加弹簧链接)控制系统.依据动力学原理建立了系统状态空间数学模型,并利用线性二次型最优控制方法设计了双并联倒立摆系统的控制器.仿真结果表明,两个摆杆可以很好地稳定在垂直位置附近,具有一定的抗干扰能力.研究结果对复杂工业过程控制具有一定的指导意义.     

单级倒立摆复合控制设计与实现

本文针对LQR控制在单级倒立摆控制中的不足,设计了一个LQR结合PID的复合控制。并在Borlandc语言环境下编写控制程序,成功实现倒立摆的控制,其控制效果比单一LQR控制的抗扰能力有明显提高。     

二轮小车倒立摆系统避障控制研究

二轮倒立摆小车要求其在控制摆杆稳定的同时在水平面上自由行走,对控制的时效性上提出了严格的要求.在此基础上为了实现二轮小车倒立摆的超声波避障,采用以人工势场法为主,栅格法为辅的方案实施避障.首先,根据势场法快速反应的特点迅速给出避障决策.当势场法不能准确给出正确决策的时候,采用栅格法对其做辅助决策,弥补人工势场法的不足.仿真结果表明:基于以人工势场法为主,栅格法为辅的避障方法能有效的实现二轮倒立摆小车的避障功能.     

预测函数控制的算法实现

对传统的模型预测控制的3个特点(预测模型、滚动优化、反馈校正)进行了分析,提出了模型预测控制的本质特点及其独有的实施方式。对具有代表性的几种预测控制算法进行了简单的介绍和分析,针对二阶对象、二阶加纯滞后对象以及倒立摆模型分别对它们进行了仿真研究,并仿真验证了算法的抗干扰能力。     

Computer simulation and dynamic modeling of a quadrupedal pronking gait robot with SLIP model

In this study, a quadrupedal pronking gait robot modeling was carried out with Spring Loaded Inverted Pendulum model in stance phase. This is achieved by solving a natural problem in which the main goal is to enable the robot to walk and run in a stable condition regardless of the environmental conditions. In order to solve this problem, dynamic model and control of a quadrupedal robot were realized for a pronking gait. The stance and flight phase dynamic structures were solved in a sequential closed loop to obtain the equation of motion for pronking gait. Spring Loaded Inverted Pendulum model was used as a dynamic model to simplify the simulation, dynamic locomotion and experimental works of the system, and also to simplify the pronking gait concept. The quadrupedal robot with pronking gait was controlled by proportional-derivative control algorithm. As a result, all computer simulations have shown that the proposed control actions and methods are more effective and make the system control quite easy and successful.     

μC/OS-Ⅱ在倒立摆控制系统中的应用

倒立摆是一个快速响应的控制系统,是控制理论研究中的经典问题,要求能够快速执行控制;μC/OS-Ⅱ是一个多任务实时操作系统,能够对紧要任务给予快速的处理。采用μC/OS-Ⅱ作为操作系统,对倒立摆进行控制,取得了良好控制效果。     

μC/OS-Ⅱ在倒立摆控制系统中的应用

倒立摆是一个快速响应的控制系统,是控制理论研究中的经典问题,要求能够快速执行控制;μC/OS-Ⅱ是一个多任务实时操作系统.能够时紧要任务给予快速的处理.采用μC/OS-Ⅱ作为操作系统,对倒立摆进行控制,取得了良好控制效果.     

PID控制在倒立摆实时控制系统中的应用

针对单级倒立摆系统的单输入双输出、强非线性、强耦合的不稳定系统,提出了双回路PID控制方案。通过仿真试验研究了双回路PID多种组合控制方案的可行性,并选出最佳方案——双回路PD-PD控制方案。通过在实际单级倒立摆装置上的实时控制试验证实所提出的控制方案可以实现了对小车位置和摆杆偏角的同时闭环控制。     

Adaptive Gait Control of a Biped Robot Based on Realtime Sensing of the Ground Profile

In this paper, realtime control of dynamic biped locomotion usingsensor information is investigated. We used an ultrasonic rangesensor mounted on the robot to measure the distance from the robot tothe ground surface. During the walking control, the sensor data isconverted into a simple representation of the ground profile inrealtime. We also developed a control architecture based on theLinear Inverted Pendulum Mode which we proposed previously fordynamic walking control. Combining the sensory system and thecontrol system enabled our biped robot, Meltran II, to walk overground of unknown profile successfully.     

基于DSP实现的一阶倒立摆控制

倒立摆是控制领域中典型的被控对象。本文通过智能控制算法实现倒立摆的起摆控制。当摆杆的角度进入稳定区域时,通过PID控制算法使摆杆稳定。整个控制过程由基于DSP(DigitalSignalProcessor)为核心的控制器来实现。经过实物检验,成功地实现了一级倒立摆的稳摆和起摆控制。     

直线柔性连接两级倒立摆系统建模

倒立摆系统是一个复杂的、非线性的、不稳定的高阶系统。倒立摆的控制一直是控制理论及应用的典型课题，而实施有效控制的关键是对该系统进行建模。在对倒立摆系统进行了概要的介绍后，详述了如何利用拉格朗日方程对直线柔性连接两级倒立摆建模。科研人员可基于此模型研发各种控制策略。