二级倒立摆的参变量模糊控制

本文主要研究用参变量模糊控制对二级倒立摆进行实时控制的问题。提出了Ｆｕｚｚｙ控制多变量系统的一种分析方法，给出了综合误差、综合误差变化率的概念，并叙述了综合系数的设计方法。应用综合误差理论设计了带参变量Ｆｕｚｚｙ控制器，且用３８６微机对二级倒立摆进行实时控制，取得了较好的效果。     

模糊控制在二级倒立摆中的应用

本文推导了二级倒立摆的数学模型，研究了它的控制方法。本文引入了综合误差和综合误差变化率的概念，大大的减少了模糊控制器的输入变量，从而减少了模糊控制器的控制规则，使控制器的控制规则更简单、有效。     

基于LQR的二级倒立摆的变论域自适应模糊控制

针对传统模糊控制的不足,以二级倒立摆为例,采用了变论域自适应模糊控制理论.考虑到二级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR理论先设计出状态反馈器,再进行降维处理.最后利用变论域自适应模糊控制理论给出伸缩因子,从而得到变论域自适应模糊控制器.仿真结果表明,该方法控制效果好,鲁棒性强.     

二级倒立摆控制器的仿真与设计

该文运用现代控制理论并以MATLAB语言为辅助设计工具，在计算机上进行二级倒立摆系统的外控制器的分析与设计工作。用模拟电路实现了外控制器，并在二级倒立摆上实验成功。证实了降阶观测器可以用模拟电路近似实现，即使是较复杂的系统，现代控制理论的应用也不一定要求运算的高精度。用于现代控制理论实验课教学中便于学生理解和接受。     

二级倒立摆基于信息融合的模糊控制

本文针对二级倒立摆系统,提出了一种基于信息融合的模糊控制方法.该种方法将线性系统理论与模糊控制技术相结合,利用信息融合技术完成输入变量降维,从而大大简化了多输入模糊控制器的设计过程.仿真结果表明,本文提出的设计方法是正确的和可行的.     

二级倒立摆变结构控制改进方案的对比研究

关于二级倒立摆稳定性优化控制问题,二级倒立摆是一个高度非线性系统,具有强耦合和快速运动的特点。但目前采用常规滑动模态变结构控制方法使系统出现高频抖动,导致系统存在稳定性差的问题。采用直线二级倒立摆为被控对象,通过用指数趋近律、边界层法和连续函数的趋近律三种改进方案对二级倒立摆系统进行了仿真,实验效果的对比结果表明,三种方案均能实现对二级倒立摆的稳定性有效控制,并可以使系统抖振得到抑制,为二级倒立摆稳定性设计提供了依据。     

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。     

环型二级倒立摆的控制研究与实验

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”的平衡点会近进行线性化处理，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形二级倒立摆系统上，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。     

Simulink环境下二级倒立摆的实时控制

在Matlab环境下进行控制系统的设计、分析与综合已是很方便的事,但对系统的计算机实时控制往往都是在DOS或WindoW环境下编制特定的控制程度.本研究在Matlab环境下,避开采用复杂的操作系统实时内核,仅通过运用一系列S-Function,开发出了Simulink中的倒立摆实时控制工具包,扩充了Simulink模块库;提出了Simulik环境下的实时控制模型,利用倒立摆工具包和实时控制模型实现了二级倒立摆的实时控制,并在实际实验中取得了满意的控制效果.     

二级倒立摆控制器设计及稳定性研究

在二级倒立摆控制器优化设计的研究中,由于二级倒立摆系统是一种复杂多变量、强耦合的不稳定系统,较难达到稳定平衡状态,首先要建立模型,之后才能够进行系统仿真与实际控制实验.由于系统对控制器性能要求较高,因此选用遗传算法训练的小波神经网络控制器,并针对遗传算法仍然存在的收敛速度慢,泛化性能差,可能陷入“早熟”等许多问题,对算法加以改进.将采用罚函数为基础的小生境技术引进到遗传算法中;并根据个体适应度来改进交叉概率.在仿真与实物控制实验中,控制器能够实现二级倒立摆系统的稳定控制,且抗干扰能力、系统平衡恢复速度优良,验证了设计的二级倒立摆控制器的有效性.     

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.     

基于混沌优化的二级倒立摆最优控制实验

为解决LQ控制多变量系统时权矩阵参数难以确定的问题,在引入一种与系统动态性能密切相关的性能指标基础上,提出了混沌全局粗搜索和局部细搜索相结合的优化LQ控制器,并且进行了二级倒立摆的实时控制.最后的实验证实了,该方法既是线性二次型泛函意义下的最优,又能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题.     

平面两级倒立摆的分析、控制器设计与实现

对基于XY平台的平面两级倒立摆进行了运动学和动力学分析,由于系统具有很强的非线性以及耦合等特性,需要在其平衡点附近线性化,以得到系统的近似线性状态方程。然后分析了系统的可控性,并根据状态方程采用线性二次最优控制LQR方法设计控制器。仿真结果说明,倒立摆系统可以得到很好的稳定效果。最后进行了多次实验,倒立摆都可以稳定很长时间,而且可以施加一定的干扰,具有较好的鲁棒性。实验结果说明,此方法是有效可行的。     

基于最优权值的二级倒立摆模糊控制器

提出利用最优反馈矩阵来加权模糊控制器的输入变量,并且通过对系统状态的综合处理,减少了模糊控制器的输入变量,降低了控制器的设计难度。仿真结果表明,这种控制器不但结构简单,而且具有很好的控制效果。     

基于线性插值机理的两级倒立摆建模与实现

基于现有的两级倒立摆实物,分析得到其动力学模型的状态空间表示,根据系统特点,对该表达式进行适当处理。在系统不同平衡点下,借助Matlab分别求得系统的反馈矩阵,根据模糊控制的插值机理,对这些反馈矩阵实施线性插值,从而得出使系统在大范围内平衡的、动态的反馈矩阵。该矩阵值随系统输入（旋臂和摆杆的角速度）的变化而变化。系统基于MSVC6为控制平台,PC机通过RS-232串行总线对倒立摆实物进行实时控制。实验结果表明,采用该算法,控制效果良好。     

二级倒立摆在受控情况下的运动稳态分析

通过对二级倒立摆系统物理结构的分析,总结了二级倒立摆系统在受控稳定状态下可能出现的各种运动状态。在由单电机控制的二级倒立摆稳定的基础上,分析控制倒立摆系统稳定的控制量与系统稳定运动状态之间存在的关系。通过实验,得到了两级摆杆之间的3种在受控稳定下的具体运动状态,证明了二级倒立摆的运动状态与系统控制中的某些参数存在着明显的关联,并且为从理论上分析这些运动状态和控制参数之间的关系提供了一定的依据。