基于自抗扰控制的两轮自平衡车控制系统仿真研究

为解决两轮自平衡车因不同用户身高体重的差异造成系统模型不准确而带来控制器对系统控制稳定性能差的问题,将自抗扰控制技术运用到两轮自平衡车运动平衡控制中。首先采用拉格朗日方法建立两轮自平衡车动力学模型,然后针对系统的特性推导出实现两轮平衡车自平衡控制的自抗扰控制器控制律。最后,搭建两轮自平衡车控制系统的Simulink仿真平台,分别采用线性自抗扰控制和经典自抗扰控制方法进行了试验比较。试验结果表明:与经典自抗扰控制器相比,新的自抗扰控制器能够较好地适应身高体重变化的环境,较好地自主达到稳定运行状态。     

Simulink用于现代矢量控制系统的仿真研究

对以往建立的异步机仿真模型进行了发展，重新推导了其状态方程形式的数学模型，并用S函数实现。最后通过仿真实验验证了模型的正确性，从而为进一步研究该领域打下了基础。     

动态极点配置自校正减摇鳍控制系统

本文提出了动态极点配置的概念，对原有极点配置自校正调节器的性质和功能进行了补充，反它应用于抗海浪干扰的减摇鳍控制系统设计中，混合实时仿真结果表明，该控制方法有抗干扰性强，易实现的优点。     

两轮自平衡机器人动力学建模及其平衡控制*

针对高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的两轮自平衡移动机器人系统,采用Lagrange方程推导出动力学模型,对其进行稳定性和可控性判断,并利用LQR和龙伯格极点配置的方法在此模型的基础上对两轮自平衡机器人的姿态和速度进行控制,可获得较为稳定的动态平衡过程。给出了数学模型推导的具体步骤,分别采用以上两种方法进行了仿真研究和比较。仿真实验结果表明,这两种控制方法对机器人的稳定性控制都是有效的。其中龙伯格极点配置控制方法使系统的跟踪速度更快、稳定性更高,具有较高的实际应用价值。     

控制系统的智能极点配置

控制系统的极点配置方法，人们都很熟悉，目前仍然缺少的是如何选择能够满足系统动态性能的期望极点的方法。因此，需要一个把极点配置方法转化为实用有效的控制系统设计软件的设计知识库。根据一类工程上常用的四阶典型系统的大量数值仿真计算和分析，建立了这样一个设计知识库。最后给出了一个设计实例。     

多输入多输出线性控制系统的简单极点配置算法

本文给出了对多输入多输出系统进行极点配置的算法。按照本文的结论，任何多输入多输出线性控制系统都可以象单输入单输出线性系统那样进行闭环系统及状态观测器的极点配置。     

一类分布参数控制系统极点配置的构造

在Hilbcrt空间中,考虑D. P. S.的极点配置问题。以往的工作,例如[2],假设A仅有单特征值。本文给出A有重特征值时的极点配置定理并推导出极点的配置公式。     

工业机器人的自校正极点配置控制法

本文提出一种自校正极点配置法进行机器人机械手的位置和速度控制。首先将复杂的机械手系统由一组离散时间的差分方程离散化;然后根据所估计的参数用极点配置法来设计自适应控制器;最后给出了计算机的仿真结果。     

两轮自平衡机器人控制系统的设计

针对自行设计的两轮自平衡机器人Opyanbot建立了动力学模型,应用最优控制和两轮差动等控制方法设计了控制器,提出了针对两轮自平衡机器人平衡和行进的新策略。为了提高两轮自平衡机器人的控制效果,利用基于DSP数字电路的全数字智能伺服驱动单元IPM100分别精确控制左右轮电机,并利用上位机实时控制机器人的运动状态,提高了控制精度、可靠度和集成度,得到了很好的控制效果。     

基于稳态能量平衡的支路平衡控制

为避免加热炉支路温度平衡控制时的动态耦合引起系统波动甚至不稳定,本文提出了一种基于稳态能量平衡的加热炉支路平衡控制方案,并进行了收敛性分析.根据稳态能量平衡计算出各支路需调整的流量,使各支路温度趋向一致.支路平衡控制采用长控制周期的稳态控制和区域控制.分析表明,所提出方案易于稳定,且接近稳态下的理想控制.另外,实现了支路温度均衡下加热炉进料总流量自动提降负荷控制.仿真和现场应用结果表明,控制方案合理,效果良好.     

状态反馈极点配置问题的一种新算法

将Wonham可控规范型作了推广,给出了一种新的状态反馈极点配置问题算法,首先讨论了单输入系统情况,对多输入系统将其分解为若干个单输入系统而求解,其优点是不需要计算系统的特征多项式,介绍了该方法的基本原理、求解步骤,得到了反馈增益矩阵的一般表达式.该表达式中含有可供任意选择的参数,通过对参数的适当选取,可适应控制系统的其他性能要求.     

双轮共轴移动式倒立摆动力学建模与状态反馈控制

应用第一类拉格朗日方法对系统进行力学分析,建立了以电机转矩为输入且轮在轴向无滑移的非完整约束下系统的数学模型.双轮共轴移动式倒立摆的运动控制目标是移动式倒立摆在二维平面内按指定的方向和速度运动,同时保持摆杆平衡.利用状态反馈,构造闭环系统的状态方程,通过极点配置求得控制量.仿真结果验证了系统状态方程的正确性和控制方法的合理性.     

极点配置和状态观测器辅助设计工具开发

开发了一个运行于MATLAB环境的极点配置和状态观测器设计GUI辅助工具,帮助设计人员快捷、直观地完成相应的系统设计与仿真任务.在论述有关理论的基础上,以Matlab GUIDE为开发手段,进行该GUI辅助工具的设计.该设计的图形用户界面由GUIDE中的控件编辑、组合而成,控制算法通过调用Control System Toolbox中的命令函数来实现,为了实现不同控件callback subfunction代码之间的数据传输,采用global将要求共享的变量申明为全局变量.该GUI辅助工具可以做为Matlab SISO Design Tool 的有益补充.     

A note on the maximum solutions of riccati equations

A property of the maximum solutions of Riccati equations was discussed by Kawasaki and Shimemura (Automatica, 19, 557–560, 1983). While we maintain their result is correct, their proof is incomplete. The focus of this paper is to rigorously substantiate their claim. Also, a more general property of the maximum solutions of Riccati equations is proposed and proven.     

Adaptive pole placement pitch angle control of a flapping-wing flying robot

An adaptive pole placement control scheme for the adaptive pitch angle control of a bird-like flapping-wing flying robot is designed and implemented. The salient aims of this work are notably twofold: first, since the dynamics of bird-like flapping-wing robots are still not well understood and hence obfuscate the process of deriving a high-fidelity aerodynamical model, we instead elect to designate the system identification component of the control scheme to provide real-time estimates of the low level robot parameters. Input and output data are collated during flight and the recursive least squares method is applied to obtain real-time parameter estimates. Estimated parameters are subsequently used in designing the control law using adaptive pole placement via the polynomial method where we prescribe the desired closed-loop characteristic equation. Secondly, even if the dynamics of the robot varies over time, it is accounted by the adaptive controller without any need to perform tuning since proportional gain values are spontaneously generated. Numerical simulations are first used to assist the design and validate the correct operation of the control scheme. It is then implemented on a real bird-like flapping-wing flying robot; experimental results obtained exhibit close congruence with simulation results.     

线性离散系统具有闭环极点约束的输出反馈H∞ 控制

对一类线性离散系统, 研究了具有闭环圆盘极点约束的输出反馈H_∞ 控制问题. 基于线性矩阵不等式处理方法, 导出了输出反馈控制器的存在条件和设计方法. 和现有方法相比, 本文的方法具有更小的保守性.     

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。     

基于分解动量的仿人机器人手臂高速运动实时平衡控制

本文面向仿人机器人7自由度手臂高速动态作业运动需求,提出了基于分解动量的仿人机器人实时平衡控制方法,给出了作业臂运动用末端执行器速度向量表示下的机器人总动量计算公式,分析了动量控制维度的择优选取原则,给出了基于分解动量控制的辅助臂关节速度实时计算优化方法.仿真实验表明,经过改进优化的分解动量控制方法对于仿人机器人手臂高速作业运动下的平衡控制具有较高的可行性和实时性,不仅所控制维度的分解动量完全达到了预期的效果,而且其他维度的分解动量也有所降低或基本维持不变,所生成辅助臂运动平滑且在关节运动性能上有较大裕度,机器人总体具有优秀的零力矩点(zero-moment point,ZMP)稳定性.