基于MATLAB的单级倒立摆的LQR控制研究

以一级直线倒立摆为模型研究线性二次型指标的最优控制问题,并利用MATLAB强大的运算和仿真能力来设计LQR最优控制器系统。通过调整加权矩阵Q和R,使控制器的系统性能达到最优,并画出系统阶跃响应曲线。仿真结果表明该系统具较好的稳定性和快速性。     

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。     

单级倒立摆建模及其控制方法设计

单级倒立摆控制是一个即复杂而又对准确性、快速性要求很高的非线性不稳定系统控制问题。单级倒立摆数学模型的建立对研究其稳定性具有指导作用。用拉格朗日功能平衡法建立了倒立摆的刚体动力学方程,采用了LQR法对其进行了控制设计,并且进行了MATLAB仿真,结果表明此方法均可以成功控制倒立摆,使其稳定并具有良好的鲁棒性。     

二级倒立摆的半物理仿真模型研究与实现

本文在MATLAB环境下建立了二级倒立摆的半物理实时仿真模型，并应用线性二次型最优控制策略．设计了一个二级倒立摆LQR控制器。在实验中，运行该半实物仿真模型，成功的使倒立摆稳定地平衡在“倒立”状态。     

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.     

基于灰色预测模型的倒立摆LQR最优控制

基于一级倒立摆系统线性模型的不确定性,建立了灰色预测模型.提出了一种基于灰色预测模型的一级倒立摆LQR最优控制算法,通过系统仿真,与一级倒立摆LQR最优控制进行了对比,结果表明基于灰色预测模型的倒立摆LQR最优控制具有更强的鲁棒性和更好的节能效果.     

二级倒立摆的H∞状态反馈控制

本文扼要地给出了结构参数不确定系统H∞范数约束下二次稳定的充要条件及相应的控制器设计方法，并对典型的二级倒立摆平控制进行了研究，通过仿真等手段，与常规LQG设计结果进行了全面比较。     

倒立摆系统的最优控制应用研究

针对倒立摆系统的不稳定性,对最优控制理论在倒立摆控制系统中的应用进行了分析,设计LQR控制器,并在倒立摆实验装置上进行了实验。实验结果表明设计的控制器是有效的,对倒立摆系统的平衡稳定控制效果好,提高了系统的抗干扰能力。     

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...     

基于极点配置的二级倒立摆最优控制器设计

介绍了按规定的主导极点选择最优控制加权阵的原理,并在方法上作了一定改进。把传统的最优控制与极点配置结合起来,既得到了系统最优控制器,又得到了具有工程意义希望的性能指标。并成功地把最优控制理论应用于二级倒立摆控制系统,设计出具有期望主导极点的最优控制器,实现了对二级倒立摆系统的稳定控制。     

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。     

倒立摆的可变增益迭代学习控制算法

对倒立摆系统的平衡控制问题进行研究。在建立系统数学模型的基础上,提出指数变增益迭代学习控制律,并设计了控制器。通过系统仿真实验,结果表明：与常规迭代学习控制律相比较,本文采用的方法收敛速度大大加快,系统动态性能得到很大改善。     

基于SPCE061A单片机的二级倒立摆控制系统

本文介绍了一种基于SPCE061A单片机的二级倒立摆控制系统.主要阐述了状态空间法在本系统中的应用以及功能设计,并简要介绍了系统的软件设计思路.     

Wheeled inverted pendulum type assistant robot: design concept and mobile control

This paper describes the design concept of the human assistant robot I-PENTAR (Inverted PENdulum Type Assistant Robot) aiming at the coexistence of safety and work capability and its mobile control strategy. I-PENTAR is a humanoid type robot which consists of a body with a waist joint, arms designed for safety, and a wheeled inverted pendulum mobile platform. Although the arms are designed low-power and lightweight for safety, it is able to perform tasks that require high power by utilizing its self-weight, which is the feature of a wheeled inverted pendulum mobile platform. I-PENTAR is modeled as a three dimensional robot; with controls of inclination angle, horizontal position, and steering angle to achieve high mobile capability. The motion equation is derived considering the non-holonomic constraint of the two-wheeled mobile robot, and a state feedback control method is applied for basic mobile controls wherein the control gain is calculated by the LQR method. Through several experiments of balancing, linear running, and steering, it was confirmed that the robot could realize stable mobile motion in a real environment by the proposed controller.     

基于SPCE061A单片机的二级倒立摆控制系统

本文介绍了一种基于SPCE061A单片机的二级倒立摆控制系统。主要阐述了状态空间法在本系统中的应用以及功能设计,并简要介绍了系统的软件设计思路。     

倒立摆系统的自摆起和稳定控制

为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制，该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先，采用Bang—Bang控制理论设计开环时间最优控制器，实现倒立摆的平稳快速摆起，同时设计经典PID控制器控制小车位置；然后采取线性二次型最优控制理论设计LQR控制器，将倒立摆稳定在平衡位置。计算机仿真和倒立摆系统实时仿真表明，文中提出的控制策略和控制算法得到了很好的验证，取得了满意的效果。     

基于状态反馈的倒摆系统的设计与仿真

倒立摆系统是一个复杂的、绝对不稳定的非线性系统.本文给出了二级倒立摆系统的硬件组成,从运动学的角度建立了系统的数学模型,并应用状态反馈对二级倒摆系统进行控制设计,经仿真验证得到了较好的控制效果.     

Minimum-time control for an inverted pendulum under force constraints

In order to numerically solve the minimum-time control problem of a linear system, the system is usually discretized with a fixed sampling period. Then the minimum count of control steps is searched to meet the constraints of the final state and the input variables. Since the count is a variable, there is no direct way for handling such problems except by exhaustive iteration. In contrast to the traditional methods, a new numerical technique was developed recently to avoid the exhaustive iteration. In this method, the control step is fixed and the sampling period is treated as a variable. Since this method requires only two iterations, it will reduce the computation time significantly. This paper applies this new numerical technique to generate the minimum-time trajectory between two end-points for an inverted pendulum under force constraints. Two main issues are addressed. The first one is the problem formulation in discrete-time domain and the second one is the generation of feasible solutions for the global search. Simulation examples are included for illustration.