一类小车倒立摆的起摆稳摆时滞控制研究

主动控制中不可避免地存在时滞现象.本文研究了一级小车倒立摆由起摆到稳摆的时滞切换控制,包括非线性时滞起摆控制和线性时滞串级PD控制两种控制方法.为分析时滞对系统瞬态时域性能的影响,本文使用含时滞的线性表达式对特定运动时刻的Lyapunov函数导数进行近似,得到了时滞影响系统能量输入的简单判别式,发现时滞可优化非线性起摆控制阶段的能量输入.同时,使用定积分法分析了稳摆阶段的稳定性,得到了时滞的稳定性区间.针对本文所研究的小车倒立摆系统,综合起摆阶段和稳摆阶段的时滞取值范围,以引入适当的时滞,可以同时实现优化瞬态时域特性和稳定性的效果.     

非线性倒立摆系统的起摆和稳摆控制

介绍了基于数字信号处理器(DSP)控制直线型倒立摆系统的总体结构和工作原理,通过智能控制算法实现倒立摆的起摆控制。当摆杆的角度进入稳定区域时,通过线性二次型调节器(LQR)控制算法使摆杆稳定,并建立了电机电压与输出力矩之间的简单对应关系。实验表明,系统的稳定性好,抗干扰力强,而且采用DSP控制,有利于系统的小型化。     

单级旋转倒立摆的控制系统设计

介绍单级旋转倒立摆的控制系统设计.系统采用LQR算法控制旋转臂和摆杆位置,验证了小角度内平衡点附近线性化的合理性,结构简单且控制快速,具有良好的稳定性和鲁棒性.     

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。     

旋转二级倒立摆的控制系统设计与仿真

小车倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的自然不稳定系统,其控制问题被公认为控制理论的一个典型问题,是控制理论研究的典型实验平台.旋转二级倒立摆是一种新型的倒立摆装置,与同级的直线轨道倒立摆相比,结构简单紧凑,但模型更复杂和不稳定,对控制算法提出更高的要求,增加了控制难度.该文基于动力学理论分析旋转二级倒立摆系统的结构,建立了旋转二级倒立摆系统的数学模型状态空间方程,分析了系统的稳定性和可控性.采用二次型最优控制策略对旋转二级倒立摆系统进行控制系统设计,并借助Matlab平台进行了仿真实验.实验结果证明了其控制有效性,该控制结果与其它控制方法相比,有较优的稳态特性和快速性,系统处在较大的非平衡初始状态,旋转二级摆杆也能稳定地控制在倒立平衡位置附近.因此可以进一步扩展到多级旋转倒立摆的控制,对于实现其它不稳定系统的控制,也有着一定的借鉴价值.     

环型二级倒立摆的控制研究与实现

通过分析环型二级倒立摆系统的动力学特性,将系统的状态空间方程在“倒立”的 平衡点附近进行线性化处理,应用线性二次型最优控制策略,对环型二级倒立摆进行控制器 的设计与仿真实验,并成功地将所设计的控制器应用到实际的环型二级倒立摆系统上,使其 稳定地平衡在“倒立”状态．所做应用与实际实验在国内尚未见到报道．     

单级倒立摆复合控制设计与实现

本文针对LQR控制在单级倒立摆控制中的不足,设计了一个LQR结合PID的复合控制。并在Borlandc语言环境下编写控制程序,成功实现倒立摆的控制,其控制效果比单一LQR控制的抗扰能力有明显提高。     

单级倒立摆复合控制设计与实现

本文针对LQR控制在单级倒立摆控制中的不足,设计了一个LQR结合PID的复合控制.并在Borland c语言环境下编写控制程序,成功实现倒立摆的控制,其控制效果比单-LQR控制的抗扰能力有明显提高.     

旋转二级倒立摆的二次型最优控制研究

针对多变量、非线性和强耦合的旋转二级倒立摆系统,采用分析力学理论分析旋转二级倒立摆系统的结构,建立了旋转二级倒立摆系统的数学模型状态空间方程,分析了系统的稳定性和可控性.将系统的状态空间方程在平衡点附近进行线性化处理,分别采用线性二次型最优控制策略LQR及LQY方法对旋转二级倒立摆系统进行控制系统设计,并借助Matlab平台进行了仿真实验研究.对控制结果进行了详细分析研究,对于实现其他不稳定系统的控制,有着一定的借鉴价值.     

单级旋转倒立摆的二次型最优控制研究

针对多变量、非线性和强耦合的单级旋转倒立摆系统,采用拉格朗日方法推导单级旋转倒立摆系统的数学模型,并在平衡点附近进行线性化处理,分析了系统的性能.分别采用线性二次型最优控制策略LQR及LQY方法对旋转倒立摆系统进行控制系统设计,并借助Matlab平台进行了仿真实验研究.实验分析表明这两种控制方案可行,且效果良好.     

一级倒立摆控制器的设计与实现

该文以固高一级直线型倒立摆为研究对象,根据LQR控制和PID控制的优缺点互补,采用LQR控制结合PID的控制器,使系统具有结构简单、易于实现以及具有较强的适应性和鲁棒性,并且可以获得良好的动态性能和稳态性能。     

实时倒立摆系统的设计与实现

为了克服商业倒立摆存在通用性差,不便于改装升级,不利于新的控制算法探索和研究等问题,一种实时倒立摆系统被设计和实现。系统硬件采用PC机+运动控制器方式;软件采用Real-Time Windows Target方式,使用SIMULINKC MEX S函数在PC机上开发了设备驱动模块,并通驱动模块构成实时倒立摆控制系统。实验结果表明,该系统通用性能高,倒立摆系统的软件和硬件参数完全已知,无任何加密或者固化,便于改装和升级,也方便算法研究者进行算法设计和实现。     

模糊变结构控制的旋转倒立摆系统设计

本文针对非线性、多变量、强耦合的旋转倒立摆系统，利用模糊控制与滑模变结构控制相结合设计了一种模糊变结构控制器．该控制器既保持了滑模变结构控制的快速性和鲁棒性，又能较好地消除单纯采用滑模变结构所产生的抖振问题。仿真结果表明，模糊变结构控制算法能够实现倒立摆的平衡姿态控制，抖振现象基本消除且具有很强的鲁棒性。     

基于PID双闭环的旋转倒立摆控制系统

针对倒立摆多变量、非线性和强耦合性等特性,设计并制作了基于PID双闭环的旋转倒立摆控制系统.以STM32控制器为主控核心,光电编码器为传感器,搭建了系统的硬件部分.软件部分主要包括起摆算法和稳摆算法,起摆算法基于能量补偿,稳摆算法采用PID双闭环.在系统实物上的实验结果验证了系统控制方案的可行性和良好的控制性能.     

基于无迹卡尔曼滤波的旋转倒立摆LQR控制

LQR控制器在含有系统噪声与量测噪声的旋转倒立摆系统应用中,难以获得精确的状态向量实现对系统的最优控制.为了提高LQR的控制精度,引入了无迹卡尔曼滤波(UKF)状态观测器,以获得系统的最优状态估计量,实现基于动态规划的自抗扰二次型最优反馈控策略.与卡尔曼滤波(KF)相比,UKF用于非线性系统的状态估计的主要优势是不需要线性化去计算状态转移矩阵,避免了系统线性化带来的模型误差.在含有系统噪声与量测噪声的旋转倒立摆仿真模型下,对基于KF和UKF的LQR控制器进行了仿真对比分析.仿真结果表明,UKF对系统响应时间、控制精度、鲁棒性的优化效果更好.     

基于单片机实现的智能控制倒立摆

主要阐述一种利用单片机实现智能控制倒立摆的方法。其控制策略是可以不依靠精确的数学模型,而是借助于人的控制经验、直觉以及计算机技术,将定性分析和定量计算有机地结合,形成有效的控制规律,由单片机实现其智能控制律。实验结果表明,该方法对被控对象的状态和参数变化具有较强的稳定鲁棒性,是一种比较实用的实现方法。     

倒立摆与控制理论研究

介绍了倒立摆系统的几种主要控制方法,如线性控制、模糊控制、拟人智能控制和鲁俸控制,分析了各种方法的特点以及它们之间的联系,对各种方法的优缺点进行了评价.通过上述内容的介绍与探讨,充分展示了倒立摆作为一个典型控制对象,在控制理论研究中的重要地位.最后,揭示了研究倒立摆控制问题的现实意义,并对这一领域的前景提出展望.     

基于单片机控制的旋转倒立摆建模分析与系统设计

旋转倒立摆结构简单,但控制系统较为复杂。介绍了旋转倒立摆的结构原理,运用分析力学中的Lagrange方程建立了旋转倒立摆的线性数学模型,推导出其公式及较为准确的状态方程描述,分析了旋转倒立摆的不稳定性和可控性。设计了控制系统硬件电路及软件程序编写,对系统整个控制过程进行了数据采集、图形展示,分析了摆杆从自然下垂到摆起180°实现倒立的整个过程。系统采用离散PID调节算法进行控制,保证了系统的稳定性,融入卡尔曼滤波算法滤除可能出现的干扰信号,保证了数据的准确性。