基于LMI优化的鲁棒控制器设计

以存在固有模型误差的单级倒立摆为被控对象,建立倒立摆的鲁棒数学模型。在不确定性因子存在的前提下,基于线性矩阵不等式方法计算得到H_∞状态反馈控制器参数K,而且给出H_∞状态反馈控制器的存在条件。通过实例仿真验证,与LQR控制相比,H_∞状态反馈控制具有更好的动态特性和抗干扰特性。     

线性二次最优算法的倒立摆系统仿真与实时控制

文章对倒立摆进行了详细的力学分析,建立了该种倒立摆的数学模型,并为系统设计了线性二次指标最优控制器。然后,通过计算机数值仿真实验,为倒立摆控制系统选取合适的性能指标和状态反馈矩阵,仿真实验结果说明,应用该状态反馈控制,能够取得了良好的控制效果。最后,文章建立了基于matlabRTW实时工具箱的倒立摆实时控制平台。通过倒立摆的实时控制实验,验证了理论分析和数值仿真的正确性。     

基于切换方法的倒立摆起振和平衡控制

采用切换控制的方法实现环型倒立摆的起振和平衡控制。通过设计非线性前馈控制器实现倒立摆的起振控制,当环型倒立摆达到非稳定平衡点附近的时候,切换到线性状态反馈控制器实现倒立摆的镇定控制。改变线性状态反馈控制器的输入还可以实现环型倒立摆的旋转平衡控制。仿真验证了控制策略的有效性。     

基于吴方法分析一级倒立摆系统线性化数学模型的能控性

针对一级倒立摆的一种非线性动力学模型进行了局部线性化,得到了其状态空间描述的线性化模型。基于Maple使用吴方法分析了该线性系统的能控性,所得结论与使用现代控制理论所得的结论完全一致。     

基于Lyapunov函数的倒立摆系统设计

针对单级倒立摆，介绍了利用李雅普诺夫函数进行状态反馈的控制方案。首先对单级倒立摆建立近似线性化模型，然后利用李雅普诺夫函数设计了状态反馈控制器，并在MATLAB软件中Simulink环境下对单级倒立摆实验装置实现了实时控制，试验结果验证了该设计方法的有效性。     

基于Bang-Bang控制的倒立摆系统摆起和镇定

针对一级直线型倒立摆对象 ,基于Bang-Bang控制和线性二次型最优状态反馈控制 ,提出了一种基于状态的切换控制策略 ,实现了倒立摆的快速摆起和镇定。最后通过仿真实验表明 ,本文提出的方法对一级直线型倒立摆系统的摆起和镇定具有较好效果     

倒立摆线性二次型最优控制方法研究

为优化倒立摆控制性能,提高系统响应的快速性和稳定性,研究了线性二次型最优控制方法。应用动力学分析方法建立单级倒立摆线性状态空间模型,设计线性二次型控制器(LQR);应用Matlab软件中LQR函数,确定倒立摆闭环控制系统状态反馈向量及最优控制目标函数,完成线性二次型状态反馈控制系统设计。时间响应分析及动态仿真结果表明,基于LQR函数设计的线性二次型状态反馈控制系统,阶跃响应上升时间2 s,调节时间5 s,实现了单级倒立摆快速、稳定控制。     

倒立摆系统的建模及MATLAB仿真

通过建立倒立摆系统的数学模型，应用状态反馈控制配置系统极点设计倒立摆系统的控制器，实现其状态反馈，从而使倒立摆系统稳定工作。之后通过MATLAB软件中Simulink工具对倒立摆的运动进行计算机仿真，仿真结果表明，所设计方法可使系统稳定工作并具有良好的动静态性能。     

直线二级倒立摆系统的H_∞鲁棒最优控制

针对存在模型参数不确定性和外部扰动的直线型二级倒立摆系统的稳摆控制问题,对如何实现倒立摆系统鲁棒稳定的同时,还保证其达到期望的最优控制性能和H_∞性能指标的稳定性控制问题进行了研究。基于状态反馈、最优控制和H_∞鲁棒控制方法设计了一个H∞鲁棒最优控制器,用来实现对该倒立摆系统的稳摆控制。利用设计的控制器,基于倒立摆实验平台和Matlab数值仿真平台,使用该控制器来实现系统的控制并对稳定倒立摆的过程进行了验证。研究结果表明,该控制器能较好的实现对直线型二级倒立摆的稳摆控制,并对受控系统的模型参数摄动有较好的鲁棒性,同时还能利用最优的控制作用达到期望的H_∞性能指标。     

基于微分平坦的旋转倒立摆双闭环抗扰 PID 控制

针对一类不稳定、欠驱动二自由度旋转倒立摆系统, 提出一种基于微分平坦的双闭环抗扰 PID 控制方法。 首先, 建立倒 立摆的非线性动力学模型, 利用近似线性化分析系统的不稳定零动态与非最小相位特性; 然后, 结合微分平坦理论, 设计倒立摆 平坦输出,重构系统平坦状态, 并建立平坦状态与角度输出之间的转化关系,克服倒立摆的非最小相位影响; 进一步, 针对微分 平坦系统, 设计抗扰 PID 双闭环控制结构和带宽化调节方法, 在主动抗扰机制下实现对摆杆角度与悬臂角度的精准控制; 最后, 通过仿真与实验, 验证所提方法的有效性和实用性。 所提方法为欠驱动系统提供了一种结构简单、抗扰能力强的控制方案。     

二自由度机器人的Matlab仿真

本文介绍了控制系统中的经典问题——倒立摆及其基本原理,简要介绍了Matlab中倒立摆控制的实现方法。由于倒立摆的研究具有重要的工程背景,本文结合了二级倒立摆的matlab仿真,实现二自由度机器人PD控制的matlab仿真,取得了较好的效果。     

Modeling and control of a pneumatically actuated inverted pendulum

This paper presents the results of modeling of an inverted pendulum system driven by a linear pneumatic motor and equipped with relatively low-cost potentiometer-based position measurement system. Based on the nonlinear model of the overall pendulum system, which also includes notable friction effects, a linearized model is derived. The linearized model is used as a basis for the design of state feedback controller based on LQ and LQG optimization procedures. The linear state feedback controllers are augmented by a compensator of nonlinear friction effects whose design is based on the results of experimental identification of an appropriate static friction model. The proposed pendulum controller structures have been verified by means of computer simulations and experimentally on the experimental setup of a pneumatically actuated inverted pendulum.     

TrueTime在实时控制系统仿真中的应用

介绍一种Matlab环境下的实时控制系统仿真工具箱TrueTime，研究了2类调度策略对双倒立摆协调控制系统性能的影响，说明了利用该工具箱在实时控制系统仿真研究中的可行性和灵活性。     

单级旋转倒立摆极点配置与二次型最优控制

为了使旋转倒立摆的旋臂与摆杆始终保持在垂直姿态,通过对单级旋转倒立摆系统结构和动力学分析,建立了合理的状态空间模型并进行了线性化处理,分别通过极点配置和二次型最优控制进行了控制优化,并在Matlab中进行了仿真分析,实现了对旋臂与摆杆的控制。研究结果表明,二次型最优控制具有更好的响应性能和算法简单等特点,在实际应用中具有重要意义。     

基于MATLAB的倒立摆LQR控制方法的研究

在忽略掉倒立摆系统本身自然不稳定因素以及摩擦阻力的影响后,倒立摆系统就成了一个典型的运动刚体系统,利用在惯性坐标系内的经典力学理论建立系统的动力学方程,采用力学分析方法建立直线型一级倒立摆的数学模型。结果证明,基于牛顿力学定律的数学建模方法,应用二次型最优控制理论对一级倒立摆实现控制,并能满足控制系统的稳定性和鲁棒性,用MATLAB进行仿真,并对仿真试验结果进行了分析研究。