旋转式倒立摆计算机控制系统

研究了一种新型的倒立摆系统,该装置是由连在直流力矩电机转轴上的驱动臂和能自由旋转的摆杆构成,驱动臂在电机的作用下能在垂直平面内旋转,能过驱动臂的转动来保持摆杆稳定在平衡位置,运用动力学原理建立了该系统的数学模型,在此基础上借助于计算机辅助设计软件,进行了仿真研究,设计出控制律,最后实现旋转式倒立摆计算机控制。     

MA算法在一级倒立摆控制中的应用

倒立摆系统是一个高阶次、强耦合、多变量且绝对不稳定的非线性系统,它的最优控制一直是研究领域的热点。根据该被控对象特点,需要选择合理有效的控制方法才能使摆杆倒立稳定在动态平衡位置。文中对文化基因算法进行了简单介绍,并将MA算法应用到直线一级倒立摆LQR控制系统中,对LQR控制器参数进行优化,与传统LQR控制器的控制效果进行比较,并将仿真结果用于固高倒立摆实验设备,仿真与实时控制结果证明文化基因算法在倒立摆系统控制中优化参数的可行性与优越性。     

单级倒立摆系统的仿真分析

建立了单级倒立摆系统的非线性数学模型,经线性化处理得到其状态空间表达式.然后应用Matlab/Simscape软件建立了单级倒立摆系统的半实物仿真模型,在Simulink环境中进行仿真分析,对比双比例积分微分控制算法、极点配置控制算法、线性二次型调节器控制算法对系统性能的影响.仿真分析结果表明,对于单级倒立摆系统,三种...     

基于模糊控制器的倒立摆控制

倒立摆是一个高阶次、多变量、非线性的不稳定系统。本文以一级倒立摆为研究对象,采用双闭环模糊控制方案对其进行控制研究,并利用SIMULINK工具箱对此模糊控制系统进行仿真。     

基于LQR控制的三级倒立摆系统稳定性分析

倒立摆系统是研究控制理论的一种典型的实验装置。本文通过建立三级倒立摆的非线性数学模型,分析了三级倒立摆能观性和能控性,以及系统本身的不稳定性。通过正确设置矩阵Q的值,成功实现了基于LQR控制算法的倒立摆控制。分析仿真结果,得出LQR控制算法的不足。     

基于模糊控制器的倒立摆控制

倒立摆是一个高阶次、多变量、非线性的不稳定系统。本文以一级倒立摆为研究对象,采用双闭环模糊控制方案对其进行控制研究,并利用SIMULINK工具箱对此模糊控制系统进行仿真。     

倒立摆模糊控制系统研究

提出了一种利用模糊控制器进行倒立摆控制的方法,建立了倒立摆的数学模型,并进行了计算机仿真,仿真结果表明,该方案可以得到较为满意的结果.     

二级倒立摆PID与LQR控制的对比研究

本文首先建立了二级倒立摆的数学模型,通过应用PID控制和LQR控制两种方式对其进行了控制。通过实验研究,发现PID控制规律对于倒立摆这种常规不稳定的系统具有一定的控制作用,LQR控制能够实时控制二级倒立摆系统,并具有一定的抗干扰能力。     

基于线性二次最优LQR的直线倒立摆控制系统研究分析

本文以以自动控制领域典型的实验、教研设备——倒立摆系统作为研究对象,通过对控制原理分析、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。系统的成功起摆与保持倒立控制的实现,验证了建模的正确性与控制方式的有效性。     

基于线性二次最优LQR的直线倒立摆控制系统研究分析

以自动控制领域典型的实验、教研设备-倒立摆系统作为研究对象,通过对控制原理分析、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。系统成功起摆与保持倒立控制的实现,验证了建模的正确性与控制方式的有效性。     

免疫切换控制及其在倒立摆系统中的应用

针对常规切换控制方法产生的抖振问题,将人工免疫的基本思想与切换控制原理结合起来,提出了基于人工免疫原理的切换控制器,给出了控制器的设计方法。将该控制器应用到台车式倒立摆系统的实际控制问题中,实验与仿真结果表明所设计的免疫切换控制能有效降低常规切换控制所产生的抖振,改善动态品质,提高控制性能。     

一级倒立摆模糊PID控制器设计

一级倒立摆是一个典型的非线性、强耦合、多变量的不稳定系统,为了控制它的平衡性,首先对系统进行分析,建立数学模型。然后在模糊PID控制器的设计过程中,分析了模糊PID控制器的控制原理;确定了模糊语言变量和隶属函数;制定了模糊规则和解模糊的方法。最后利用Matlab中的Simulink和Fuzzy工具箱对一级倒立摆模型进行仿真研究。实验结果表明,模糊PID控制器具有很好的控制效果。     

倾斜轨道上的三级倒立摆数学模型的建立与可控性研究

给出倾斜轨道上的三级倒立摆机构的动能、势能和损耗能，利用拉格朗日方程推导出倾斜轨道上的单电机控制的三级倒立播理论上的数学模型。给出了线性化状态方程、可观性矩阵的秩和可控性矩阵的秩及条件数，并进行原理性数学仿真．仿真结果表明，直接利用系统的全部状态进行线性反馈，三级倒立摆在有些初始条件下是稳定的，而在另一些初始条件下又是不稳定的。这表明三级倒立摆是可观、可控但又是难控制的．     

基于模糊观测器的模糊控制系统的稳定性

用连续T -S模型对一类非线性系统进行模糊建模 ,在此基础上利用隶属函数最大法设计鲁棒观测器和控制器 ,一级倒立摆仿真实验验证了方案的正确性。     

脉冲检测技术在倒立摆系统中的应用

倒立摆控制系统对外部干扰信号非常敏感,并且对状态反馈量的精确度要求较高。为了提高系统反馈量的精确度,设计了一种采集以及统计旋转光电编码器脉冲信号的方案。该设计方案以STM32为核心,并设计了二阶低通滤波器、脉冲整形电路以及其他辅助电路。在实验中,分别测试了不同转速下光电编码器输出的脉冲信号。实验结果表明,该方案有效地解决了脉冲高频干扰、波形边缘振荡以及脉冲畸形的问题。此外,通过拉格朗日建模法建立了一级倒立摆的数学模型,并设计了基于此数学模型的倒立摆LQR控制器。最后,在实物系统中观察了摆杆角度实时变化曲线,间接验证了该脉冲信号采集方案的有效性。     

直线倒立摆滑模变结构的稳定控制

本文涉及一种直线倒立摆滑模变结构的稳定控制的算法,该算法包括应用滑模变结构控制理论对直线一级倒立摆的稳定控制的研究,对倒立摆的稳定性和鲁棒性有较好的控制效果。直线倒立摆滑模变结构的稳定控制的算法应用了基于阿克曼公式设计了滑模的切换函数,并且采用比例切换控制规律进行了滑模变结构控制器的设计。     

模糊指数趋近律参数的二级倒立摆控制

滑模变结构控制是一种开关控制,在工程应用中由于频繁地切换系统的控制状态,系统往往会产生抖振现象,通过常规方法难以克服由此产生的不利影响。针对该抖振问题,将模糊控制引入滑模变结构控制中,对指数趋近律中的参数进行模糊在线校正,设计了一种模糊滑模变结构控制器,并应用于直线二级倒立摆系统中。经过仿真研究表明,这种方法可以对直线二级倒立摆进行有效的控制,在保留系统鲁棒性的同时显著地削弱了系统抖振。     

基于模糊控制的旋转倒立摆系统

针对倒立摆系统的非线性、不稳定的控制问题,研究了旋转倒立摆系统的构成和数学模型,对旋转倒立摆系统在平衡点附近进行了可控性分析,提出了一种新的基于模糊控制器进行控制的方法,建立了相应的控制规则,进行了实时控制和研究。实验结果表明,该系统具有鲁棒性、稳定性好和算法简单的特点,可以应用在实时性要求较高的场合。     

倒立摆控制系统的设计与研究

运用线性系统理论设计控制器,实现了单级倒立摆系统的平衡控制。首先建立了控制对象的数学模型,然后采用状态空间全状态反馈的极点配置法设计控制器,并在Matlab环境下对控制系统进行了仿真研究,最后在实际设备上完成了实时控制实验。仿真和实控都成功地实现了对系统的平衡控制,实验结果也充分展现了控制系统的动态特性、稳态性能和鲁棒性,充分证明了控制器设计的正确性与有效性。     

Control of an inverted pendulum using grey prediction model

A system with partial unknown structure, parameters, and characteristics is called a grey system. The grey theory can be employed to improve the control performance of a system without sufficient information or with highly nonlinear property. In this paper, a grey prediction model combined with a proportional plus derivative controller is proposed to balance an inverted pendulum, which is a classic example of an inherently nonlinear unstable system. The control objective is to swing up the pendulum from a stable position to an unstable position and bring its slider back to the origin of the track. The overall control algorithm is decomposed into two separate grey model controllers for swinging up and balancing, respectively, based upon the angular and velocity values of the pendulum. The experimental results show that this grey model controller is able to swing up and balance the inverted pendulum and guide its slider to the center of the track. It also has the robustness to balance the inverted pendulum at an upright position in suffering an external impact acting on the pendulum