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。     

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。     

多级旋转式倒立摆的建模与分析

运用刚体的动力学知识对多级旋转式倒立摆系统进行了动力学分析,归纳其规律性,并推导出旋臂及各级摆杆的运动微分方程,从而获得任意级旋转式倒立摆的非线性数学模型。文中还对旋转式倒立摆系统进行了能控性分析。最后利用MATLAB对一级、二级旋转式倒立摆的控制进行了仿真,并得到较好的仿真结果。     

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。     

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...     

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．     

预测函数控制及其在伺服系统中的仿真研究

根据预测函数控制（PFC）的基本原理和特点，在分析其一般算法的基础上，设计了典型伺服控制系统的预测函数控制器。采用同步齿型带传动的单级倒立摆系统，对该广义被控对象进行线性拟合简化后得到单级倒立摆系统的预测模型，通过PFC与PID串级控制仿真研究，结果表明PFC串级控制能在快速系统中改善系统的跟踪性能，适应快速、高精度受控对象对控制算法的要求；PFC控制系统的动静态品质及在参数时变等情况下的鲁棒性均优于常规PID串级控制，抗干扰能力强，具有较高的工程应用价值。     

基于MATLAB的实时模糊控制系统的研究

研制出一种低成本，高可靠性和高稳定性倒立摆硬件系统，同时提出一种专家模糊控制策略以及基于MATLAB的实时控制途径。采用模糊组合变量来减少模糊规则数，并根据摆角来选择不同模糊规则库从而提高控制性能。用Matlab实现的控制算法在对倒立摆的实验中表现出很好的实时控制性能。     

单级旋转倒立摆的自抗扰控制

单级旋转倒立摆是一个单输入双输出、强非线性、强耦合的不稳定系统.应用自抗扰控制方法对其进行研究,利用状态观测器对系统的总扰动进行实时估计和补偿,实现了对摆的竖直偏角的良好控制.并且与LQR方法进行了对比,在改变研究对象的参数而不改变控制参数的情况下进行了仿真,结果表明自抗扰控制方法具有较强的鲁棒性.     

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。     

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。     

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。     

基于T-S模型的小车倒立摆控制

小车倒立摆系统作为1个典型的不稳定非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台,对小车倒立摆系统的控制分解为2部分:一部分称为"摆杆控制",采用T-S模糊模型来描述,利用系统的不确定性把系统表示成不确定系统的形式,设计出全局渐进稳定的模糊模型;另一部分称为"小车控制",通过对位置误差和小车速度的模糊化计算,得出控制量。最后,通过对小车倒立摆系统外加干扰信号、给定平移指令、参数摄动等实验表明,采用基于T-S模型的模糊控制,该系统可以在0.4s的时间内取得良好的控制效果,并且具有较强的鲁棒稳定性和良好的抗干扰性能。     

基于LabVIEW的交流伺服电动机在倒立摆中的应用

倒立摆是控制理论研究和教学中常用的的典型实验设施,本文使用交流伺服电动机作为该设施的执行机构来提高对倒立摆的控制精度,并使用LabVIEW完成控制程序的设计。整个系统编程简单,控制效果较好,在倒立摆控制中有实际应用价值。     

基于改进遗传算法的模糊神经网络控制

针对常规遗传算法的缺陷,提出了一种依据新的种群“早熟”程度评价指标和自适应调整算法参数的遗传算法,并以单级倒立摆为被控对象,采用基于改进遗传算法的RBF模糊神经网络控制器进行了仿真研究。仿真结果表明,改进的遗传算法是有效的,新型模糊神经网络控制器的控制效果优于FLC和LQR控制。     

拟人智能控制倒立摆的单片机实现及其品质鲁棒性

倒立摆装置是用来检验控制策略效果,是控制理论研究中较为理想的实验手段,倒立摆系统本身就是一个自然不稳定的多变量系统,具有严重的非线性,必须采用效控制方法使之稳定。本文彩和８０９８单片机的造拟人智能控制器,成功地实现了对一、二级倒立摆的控制,并获得了比较好的控制效果,实验研究表明利用单片机实现智能控制的可行性和有效性,具具有比较好的品质鲁棒性,应用前景广泛。     

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。     

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。     

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。