单级倒立摆基于LMI的H∞控制

采用拉格朗日方法对单级倒立摆系统进行了数学建模,并进行了稳定性、可控性、可观测性分析。针对单级倒立摆系统的控制问题,采用基于线性矩阵不等式(LMI)的H∞控制算法,并应用matlab对该倒立摆系统进行了仿真实验。结果表明,基于LMI的H∞控制方法考虑了被控对象中存在的各种不确定因素,抑制了扰动对输出的影响,系统的振荡小,调节时间短,响应速度快,使系统具有较强的鲁棒性和较好的动态性能,能够较好地完成倒立摆的运动控制。     

回旋式倒立摆的H∞控制

倒立摆系统具有多变量、非线性、强耦合和不确定的特点,常被用来验证控制算法的优劣性。H∞在干扰抑制和鲁棒性上均有较为突出的表现。在对倒立摆控制研究情况和 H∞控制理论发展情况进行简单介绍后,围绕一阶回旋式倒立摆的H∞控制进行研究。首先,基于拉格朗日方程对一阶倒立摆进行动力学分析,并近似地得到平衡点附近的线性方程;对倒立摆系统进行分析,得到倒立摆系统是能观能控系统、但平衡点不稳定的结论。其次,简单介绍基于里卡蒂方程的 H∞控制器求解方法,并证明该控制器能够保证系统的稳定性。最后,仿真确定加权矩阵各元素和 H∞性能指标的大小对系统性能的影响和对电机扭矩的要求,并最终确定一组相对合适的参数进行控制器设计。     

基于LMI全方位移动机器人H∞鲁棒控制

针对机器人控制领域中一类多输入多输出(MIMO)高阶线性时不变系统,根据模型自身的结构特点,给出了基于线性矩阵不等式(LMI)的通过局部反馈H∞控制实现整个系统对不确定扰动具有鲁棒性的充分条件及相关推论,并在此基础上提出了一种解决该类型系统H∞控制问题的新算法。通过对一完整约束移动机器人系统的局部输出反馈H∞控制仿真,说明了此算法具有良好的控制效果和实用性。     

基于LMI的Delta域内的H∞状态反馈设计

利用LMI方法讨论和研究Delta算子描述下的线性定常系统的H∞控制问题,并给出了连续系统、Z变换所得到的离散系统和Delta算子所描述的系统三的H∞控制问题的比较。结果表明,Derlta算子所描述的系统的设计方法更适合于离散系统,尤其适合于小采样周期系统。     

基于鲁棒H∞理论的三级倒立摆控制系统研究

为了研究三级倒立摆的鲁棒控制方法,设计出三级倒立的状态反馈H∞控制器。仿真结果表明三级倒立摆具有良好的鲁棒稳定性、鲁棒性、抗干扰性,实现了对三级倒立摆的稳定控制。同时运用了状态空间极点配置法和LQR最优控制法,分别设计出针对三级倒立摆的控制器。经比较研究：采用状态反馈H∞方法设计的三级倒立摆控制器的控制效果非常好,使其具有较小的振荡和超调量,倒立摆起摆迅速,稳定控制性能优良。     

基于LMI的Delta域内的H∞滤波器问题

用LMI方法来研究Delta算子描述下的线性定常系统的H∞滤波器问题，基于一个LMI给出了Delta域内的H∞观测器型状态估计器，充分显示了在Delta域内用LMI方法设计的优越性；比较好地给出了随机滤波问题的解决办法，并用一个例子说明了本方法的有效性。     

单级倒立摆控制方法研究

倒立摆系统是一非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置.针对直线单级倒立摆系统的平衡控制问题,对其进行数学建模并进行了能控性分析,采用PID,LQR,模糊变结构3种不同的控制方法,并在Matlab环境下进行仿真,控制效果的实验对比证明了3种方案对系统平衡控制的有效性,同时也展示了它们的控制品质和特性.PID控制结构简单易于实现,LQR控制较PID控制超调量小,调节时间短,且稳定性优于PID控制器,模糊变结构控制器具有较优的鲁棒性及瞬态特性,系统受到参数摄动和外干扰时具有不变性,超调最小.3种控制策略仿真的对比结果对该方向的研究具有理论指导意义.     

基于H∞鲁棒控制的单级倒立摆控制器设计

以存在建模误差和干扰输入的非线性单级倒立摆为研究对象,建立了被控数学模型.在不确定性干扰因子影响下,利用基于Riccati方程的H∞控制分析研究了摆角和台车位置控制原理,设计了H∞鲁棒控制器.最后的实例仿真验证了在单级倒立摆系统上,H∞鲁棒控制较PID控制相比,具有优异的动态性能和稳定性能.     

基于LMI的不确定非线性系统H∞控制

基于非线性系统的Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型，研究了一类结构不确定非线性系统H∞控制问题．利用线性矩阵不等式（LMI）方法，得到了模糊H∞输出反馈控制器的系统化设计方法．考虑到子系统之间的相互作用，给出了H∞输出反馈控制器存在的充分条件．这个充分条件只用一个矩阵不等式表示，形式简洁,放宽了控制器存在的充分条件．最后，以洛伦兹混沌系统为例，说明了该方法的有效性．     

基于LMI的H∞鲁棒PID控制器设计

针对一类线性系统,研究了基于H∞的鲁棒PID控制器的设计方法,使得闭环系统的所有极点均位于一个给定的LMI区域中.采用线性矩阵不等式的处理方法,证明了该问题等价于一组线性矩阵不等式的可解性问题.利用该线性矩阵不等式的可行解给出了PID控制器的构造方法,并通过现有的软件Matlab中的工具箱LMI来进行求解.该方法很好地解决了PID控制下的极点指标和H∞鲁棒控制的相容性问题.实际的工程算例验证了该方法的有效性和可行性.     

单级倒立摆控制方法的仿真对比研究

运用牛顿动力学方法对单级倒立摆系统进行了数学建模,并对基于经典控制理论的PID控制方法、基于最优控制理论的LQR控制方法,以及基于模糊控制理论的模糊控制方法进行了仿真对比分析研究,其分析结果对该方向的研究具有理论指导意义.     

二级倒立摆的鲁棒建模及其鲁棒H∞最优控制

针对倒立摆系统本身存在的大量不确定性因素，建立其不确定数学模型。苦于最优控制的思想，针对二级倒立摆的参数摄动及干扰，设计了鲁棒H∞最优控制器，并在二级倒立摆实验装置上进行控制。实验结果表明；用鲁棒H∞最优控制器的二级倒立摆系统，具有很强的鲁棒稳定性和抗干扰性。     

单级倒立摆的PID控制研究

对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究，分别采用PD，PI和PID三种方案实现了单级倒立摆系统的平衡控制。首先，建立系统的数学模型，然后通过仿真实验设计并整定各方案的控制器参数，将所设计的控制器分别在实际的物理设备上进行实时控制实验，都成功地实现了倒立摆的平衡控制。实际控制结果验证了各方案的正确性和有效性。     

基于飞轮的单级倒立摆系统的建模与仿真

针对目前融轮机器人的侧向平衡控制问题,设计了一种基于飞轮的单级倒立摆系统.简单地介绍了目前有关倒立摆系统的研究现状,然后利用拉格朗日方法建立了基于飞轮的单级倒立摆系统的数学模型,同时,对所建立的数学模型(精确模型和线性化模型)在Matlab/Simulink中进行了仿真验证,仿真结果证实了所建立的模型是可信的,并用现代...     

基于扩展线性化反馈控制的单级倒立摆仿真

本文引入了基于扩展线性化的非线性反馈控制方法 ,推导了非线性状态反馈控制器的设计 ,并通过对单级倒立摆理想模型的仿真过程中反映出该方法更接近系统实际情况的控制策略。     

单级旋转倒立摆的建模与控制仿真

本文介绍了单级旋转倒立摆系统的构成和数学模型，根据倒立摆系统的数学模型在Matlab环境下设计了两种控制器，并进行仿真。仿真结果表明了最优控制策略LQR控制器的控制效果要优于闭环状态反馈极点配置调节器。     

H∞估计器的LMI设计

本文在Fu等学者研究不确定系统鲁棒H∞估计器的基础上,提出用LMI法设计估计器。指出通常的三个LMI方法求解鲁棒H∞估计器时,存在问题。文中还利用有界实引理,导出待求参数的线性矩阵不等式,还是用LMI法来综合设计鲁棒H∞估计器。     

基于LMI的一类混合H2/H∞控制问题的降价控制器设计--连续情形

考虑连续系统的一类混合H2/H∞控制问题,对于含无穷远零点和有限虚轴零点的奇异广义对象,引入线性矩阵不等式(LMI)方法研究了降价控制器存在判据和设计准则.文中指出,对于所述对象,若混合H2/H∞控制问题可解,则它必存在降价控制器.存在准则和设计方法分别归结到LMI的可解性及其凸优法解法.     

基于LMI的一类混合H2/H∞控制问题的降价控制器设计--离散情形

考虑离散系统的一类混合H2/H∞问题,引入线性矩阵不等式(LMI)方法,研究了广义对象存在无穷远零点和单位圆上零点时的降价控制器存在判据和设计准则.对于上述问题证明了:若混合H2/H∞控制问题可解,则它必须在降价控制器,并给出可行的降价控制设计方法.     

基于拉格朗日建模的单级倒立摆起摆与稳定控制

基于拉格朗日方法建立直线一级倒立摆系统的数学模型.采用能量反馈进行倒立摆的起摆控制,在平衡点附近切换并采用现代控制理论中的状态空间极点配置以实现稳定控制.仿真和实验结果表明该方法对单级直线倒立摆系统的起摆与稳定控制具有很好的效果.