一级倒立摆系统设计与LQR最优控制仿真

应用Lagrange力学,对一级倒立摆系统进行数学建模,得出了状态空间方程;设计了一级可控倒立摆系统,并对系统进行了性能分析;设计了直线一级倒立摆的LQR控制器,通过仿真和实验证明,LQR实时控制效果好,保证了系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

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。     

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。     

直线一级倒立摆的新型控制方法研究

针对便携式直线一级倒立摆特有的系统(小车运动和摆杆运动),在单独分析了小车和摆杆的运动形式之后,设计了对两种独立运动形式进行控制的控制器,并对设计的控制器进行仿真分析,得到了一种对倒立摆系统进行实时控制的最佳控制器。     

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。     

最优控制方法在直线倒立摆中的应用

假设忽略掉倒立摆系统本身不稳定因素(摩擦阻力)的影响后,倒立摆系统就可以看成是一个典型的运动刚体系统。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,使用在惯性坐标系内的经典力学理论动力学方程,能满足控制系统的一般稳定性和鲁棒性的性能要求。采用MATLAB对倒立摆系统进行仿真模拟实验,并对仿真结果进行分析。     

基于广义预测控制的倒立摆设计及仿真实现

倒立摆是典型的非线性、不稳定的控制对象,针对倒立摆的特点本文利用广义预测控制算法解决了直线一级倒立摆摆杆自由下垂时,保持倒立摆的自由下垂状态,并用仿真的方法研究了它们的控制性能和特点,从而实现对复杂非线性系统的实时控制,实现了倒立摆的摆起及稳定控制,起到了较好的控制效果.     

基于自适应模糊PID的二级倒立摆稳定控制研究

直线二级倒立摆在运用传统PID控制时控制精度较差,该文建立了直线二级倒立摆系统的数学建模,将自适应模糊PID智能控制算法运用到二级倒立摆的稳定控制中,利用Matlab软件对传统PID控制与自适应模糊PID控制进行仿真研究。结果表明:采用自适应模糊PID控制得到的仿真图像在超调量与收敛速度效果均优于传统PID控制,说明自适应模糊PID控制效果良好。     

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。     

基于Matlab和Automation Studio的倒立摆控制仿真

针对一级倒立摆的控制问题使用状态反馈极点配置、PID方法控制、线性二次型最优调节器三种方法,使用Matlab和Automation Studio(AS)软件进行了建模和仿真,实现了一阶倒立摆的稳定控制。在建立完善的模型中,使用阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、噪声信号等进行了测试,测试结果表明,倒立摆系统可实现稳定控制。