非线性旋转倒立摆智能控制的实验研究

应用欧拉一拉格朗日原理建立旋转倒立摆系统非线性、多变量耦合的动力学方程,采用梯度下降和最小二乘混合学习算法将神经网络和模糊控制相结合,得到一种具有自适应、自学习能力的模糊神经网络智能控制器,该控制器在SRV02-Series旋转倒立摆实验平台上取得成功应用.     

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。     

基于混沌最优控制的二级倒立摆的实验研究

为解决LQ控制多变量系统时,权矩阵参数难以确定的问题,在引入一种与系统动态性能密切相关的性能指标基础上,提出混沌全局粗搜索和局部细搜索相结合优化LQ控制二级倒立摆.该方法既是线性二次型泛函意义下的最优,又能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题.二级倒立摆实验结果证实了该方法的有效性.     

基于LQR的倒立摆最优控制系统研究

基于LQR对单级倒立摆进行了最优控制系统设计，并针对LQR最优控制中加权矩阵Q和R难以确定的问题，进行了倒立摆实验研究与分析，找出了倒立摆系统的动态响应与Q和R阵之间遵循的基本规律。实验结果显示了该结论的正确性和实用性，也为在利用该方法进行其它控制系统的设计中Q和R的选取提供了参考。     

基于纹理的视觉伺服研究

不同于传统的基于点、线等几何特征和图矩等统计特征的图像伺服,本文提出了基于纹理的视觉伺服的方法.实验证明目标纹理特征变化能够提供机器人运动信息.本研究不仅是对视觉伺服理论、纹理研究的丰富与补充,具有重要的理论意义,在某些几何特征缺乏,仅有纹理特征场景中,也有实际应用价值.本文以摄像机两个自由度运动引起的图像纹理特征变化实验为例说明了该方法的可行性和实用性.     

基于JAVA的一级倒立摆仿真

介绍使用JAVA编程语言实现一级倒立摆控制系统的仿真途径,并利用Java Applet技术,将仿真程序嵌入网页运行,使实验者可以脱离真实的实验环境,更方便、更快捷地获得实验结果。     

基于卡尔曼滤波的倒立摆系统角度信号处理研究

倒立摆系统姿态状态是一个强耦合的多阶非线性系统。在使用传统的加速度传感器获取数据的基础上,使用卡尔曼滤波的方法,将加速度传感器数据和陀螺仪数据进行融合,以Freescale Cortex_M4内核单片机为核心的惯性测量单元进行试验。卡尔曼滤波器将姿态信息作为系统状态变量进行实时估算滤掉噪声。并且通过实验,观察倒立摆系统实际运行状态,证明了卡尔曼滤波具有良好的动态跟踪能力和抗噪声能力。     

基于LQR的直线一级倒立摆最优控制系统研究

从理论和实践上对直线一级倒立摆作了深入的研究.用牛顿-欧拉方法建立了倒立摆的数学模型,在此基础上采用线性二次型最优控制方法设计了倒立摆的控制器.通过固高公司GLIP2003倒立摆系统验证了设计结果,并达到较好的控制效果.     

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。     

基于MATLAB的倒立摆LQR控制方法的研究

在忽略掉倒立摆系统本身自然不稳定因素以及摩擦阻力的影响后,倒立摆系统就成了一个典型的运动刚体系统,利用在惯性坐标系内的经典力学理论建立系统的动力学方程,采用力学分析方法建立直线型一级倒立摆的数学模型。结果证明,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,并能满足控制系统的稳定性和鲁棒性,用MATLAB进行仿真,并对仿真试验结果进行了分析研究。     

MATLAB的虚拟倒立摆仿真

利用MATLAB提供的V-Realm Builder建立倒立摆三维虚拟场景,用MATLAB的虚拟现实工具箱将倒立摆三维虚拟场景和Simulink中倒立摆仿真模型连接起来,实现了虚拟倒立摆的仿真。     

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LQR控制器的直线倒立摆研究及设计

针对直线倒立摆系统不稳定的问题,在前期研究的基础上,建立了直线一级倒立摆数学模型,并对自行研制的直线一级倒立摆进行参数分析,推导出了状态空间方程,给出了Pro/E模型图。接着,为确保系统能更加稳定地控制,研究设计了相应的LQR控制器,绘制了控制系统结构框图,最后进行了LQR控制参数仿真。仿真结果证明了研究设计的有效性和可行性。     

倒立摆控制系统的建模与仿真

利用Lagrange方程和Sugeno模糊辨识建立了单级倒立摆模型，根据摆角摆动范围的不同，设计了不同的控制器。仿真结果表明了两种建模方式和控制算法的有效性。     

直线一级倒立摆的LQR控制器设计

从理论和实践上对线性一级倒立摆作了深入的研究。首先,用拉格朗日方法建立了倒立摆的数学模型。在此基础上采用线性二次型最优控制方法设计了倒立摆的控制器。最后,通过试验验证了设计结果并给出．了控制器的性能评价。     

二级倒立摆的 LQG 最优控制研究

为实现二级倒立摆系统的稳摆控制,应用了线性二次高斯最优控制。根据LQG的分离原理,首先利用最优控制设计控制律,得到状态反馈;由于系统状态不能完全测得,而且系统也不可避免地会受到噪声的影响,在详细给出相应参数取值规则的基础上,采用了卡尔曼滤波对系统输出做出最优估计。最后的仿真结果表明,设计的控制器能够较好地对二级倒立摆进行稳定控制,且具有抑制噪声和抗干扰能力。     

高仿真直线一级倒立摆模型设计

给出了直线一级倒立摆的带有阻力效应的非线性数学模型,推导了直线一级倒立摆摆杆在摆动过程中所受到的介质阻力和摩擦力的计算公式,并利用MATLAB的S函数建立了直线一级倒立摆的高仿真模型。通过设置仿真模型的相关参数,可使仿真倒立摆与真实倒立摆的工作状态非常接近。     

单片机在倒立摆控制系统的应用

通过对一阶旋转倒立摆系统原理的分析,选用单片机作为控制器,直流电机作为执行器,电位器式角度传感器作为反馈环节,采用PID控制算法设计实现了一阶旋转倒立摆控制系统。实验结果表明该系统在稳定的基础上具有较强的鲁棒性,验证了PID控制算法在一阶旋转倒立摆系统中应用的可行性和有效性。     

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。