倒立摆控制方法的比较研究

倒立摆系统作为典型的控制对象,不仅对控制设计提出了难题,同时为很多先进控制方法的研究和应用提供了一个很好的实验平台。该文分别用PID控制法、优化控制策略的LQR及极点配置法等3种方法对单级倒立摆系统进行控制,并利用MATLAB仿真对3种控制算法的效果进行了对比,讨论了3种方法之间的优缺点。仿真实验表明:PID法与极点配置法具有较好的瞬态性,LQR法具有较好的鲁棒性。在实际应用中,可根据控制系统的具体指标要求选择适合的控制方法,具有一定的指导意义。     

PID控制的小车倒立摆控制系统数值计算

为设计出良好的小车倒立摆控制系统动态性能指标。以某伺服电机控制车辆为例,结合系统的运动规律,分别计算出其微分方程、传递函数以及状态空间方程。以PID为控制方式,建立了系统的数学模型和极点配置子系统模型。最终,得到了PID控制和极点配置下的系统动态性能曲线图。结果显示,在取较小的比例积分数值时,选择合适的极点配置矩阵,可以获得良好的控制效果。     

旋转型倒立摆应用T-S模型模糊控制的研究

针对不稳定旋转倒立摆系统 ,在对其进行动力学分析的基础上 ,借助于状态反馈极点配置方法 ,提出了一种基于T -S模型的模糊控制器设计方法 ,并进行了计算机仿真。仿真结果表明 ,该方法具有响应快、稳定性好 ,是解决倒立摆及高阶不稳定系统等问题的理想方案     

基于Matlab和Automation Studio的倒立摆控制仿真

针对一级倒立摆的控制问题使用状态反馈极点配置、PID方法控制、线性二次型最优调节器三种方法,使用Matlab和Automation Studio(AS)软件进行了建模和仿真,实现了一阶倒立摆的稳定控制。在建立完善的模型中,使用阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、噪声信号等进行了测试,测试结果表明,倒立摆系统可实现稳定控制。     

带材跑偏微机自校正控制

本文提出一种基于极点配置自校正控制在带材纠编系统中的应用方案。仿真实验表明,该系统具有比传统PID控制优越得多的性能,便于对现有的纠偏控制系统进行技术改造,具有一定的推广价值。     

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。     

基于极点配置自校正的气动位置系统控制策略研究

为了提高比例流量阀控摆动气缸旋转位置系统性能,提出了基于极点配置自校正的控制算法。建立了被控系统数学模型,该系统存在严重的非线性,系统参数随工作点的变化而变化。通过带固定遗忘因子的最小二乘辨识算法在线辨识系统参数,使用极点配置自校正的控制算法将被控系统的极点配置到希望的位置,实现实时的自适应控制。实验研究表明,基于该控制策略的气动旋转位置系统具有较好的动态性能和跟踪能力。     

三级倒立摆系统全程滑模变结构控制

提出了一种基于全程滑模的变结构控制方法对具有单控制输入的三级倒立摆系统进行平衡控制的综合设计和成功的实验研究.该方法使得倒立摆系统从初始时刻开始就运行在滑模面上,从而使系统具有较强的鲁棒性.实验结果证明了该控制方法的有效性和可行性.     

基于状态反馈极点配置随动系统的设计与实现

本文介绍了用现代控制理论中状态反馈极点配置方法设计小功率随动系统的步骤和实现过程.详细列举了系统实现的电路、算法和参数.该系统结构简单,安装方便,调试容易,抗干扰能力强,实验结果达到了设计要求.为自动控制系统中的位置随动系统设计提供了很完善的解决方案.     

模糊九点控制器及其在倒立摆系统中的应用

为了实现倒立摆的稳摆控制,分析了倒立摆系统的物理行为特性,并据此设计了小车九点控制器和摆杆九点控制器,同时,依据控制优先级顺序,重点提出了模糊协调器,以协调两个控制器的行为。该控制方案不依赖数学模型,其设计原理充分体现了人对系统物理特性的认识过程,是一种表达人类控制经验的新型方案。实时控制实验表明,该方案切实有效,简单实用。     

基于位置随动控制系统的降维观测器的设计

为改善位置随动控制系统性能,运用线性系统理论中的状态反馈、极点配置、观测器设计等理论,对多个状态变量进行闭环控制。因存在不可直接量测的状态变量,根据实际情况设计一个降维观测器,用估计值代替不可直接量测的状态变量并实现反馈,对其结果在MATLAB/Simuink环境下进行了仿真,验证了其有效性。     

基于状态反馈与PID相结合的主汽温控制方法研究

针对火电厂主汽温系统的大滞后，大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特性，本文运用了基于状态反馈与串级PID控制相结合的控制方案．并采用“ITAE性能准则”来进行状态反馈极点配置，同时文中给出了不同阶次惯性环节对应的最佳反馈系数，仿真结果表明，主汽温的动态特性得到明显改善。     

QYLC10重型数控机床进给驱动系统设计与仿真

根据机械动力学原理,考虑进给丝杠轴的弹性,建立QYLC10重型数控机床进给驱动系统的数学模型,分析进给轴的刚度对系统性能的影响.基于MATLAB软件利用阿克曼极点配置法设计系统的状态反馈控制器,建立进给驱动系统的状态空间仿真模型,对极点配置的可行性进行仿真分析.研究结果表明:进给驱动系统的刚度越低,系统的稳定性越差;利用阿克曼极点配置法可以把进给系统的闭环极点设置在任何期望的位置上,有效克服了进给系统刚度不足对稳定性的不利影响,使系统获得更理想的动态性能.所进行的研究对于其他高阶系统或多输入/多输出系统的控制器设计具有参考价值.     

增益调度自动驾驶仪结构特点与变轨迹飞行控制

构建了增益调度三回路自动驾驶系统来实现导弹实时变轨迹飞行,并对其结构原理、反馈量获取、控制性能及变轨飞行能力进行了研究.应用状态反馈原理和极点配置法建立了导弹纵向通道飞行控制数学模型;分析了弹体速度、动压和舵效率等状态参量对经典三回路自动驾驶仪控制指令的影响;根据增益调度理论,在自动驾驶仪中引入速度比、动压比及舵效率比等参数修正系统非线性,提出实际飞行过程中反馈量的获取方法.最后,分析了速率、复合稳定回路及过载回路的鲁棒稳定性.飞行试验表明:对大气密度、温度等数据的获取精度分别优于1.7％与3.0％;半物理实验表明:变轨弹道速度变化达到20.6％时,截止频率、加速度稳定增益和相角裕度分别由41.78 rad/s、0.87、78.19°变为41.71 rad/s、0.88和72.5°,相角裕度仍高于基准弹道最小值71.46°;动压变化77.6％对,自动驾驶仪仍保持了较好控制特性.实验结果表明,构建的增益调度三回路自动驾驶仪系统基本满足导弹实时变轨飞行的要求.     

阀控液压伺服系统的辨识与优化设计研究

根据阀控缸电液位置伺服系统的组成,对系统中的阀控缸的数学模型进行了研究,并通过系统辨识的方法得到了阀控缸系统的闭环传递函数,控制器采用全维状态反馈,以二阶工程最佳为优化目标建立了系统的仿真模型。仿真结果表明该控制器实现了液压位置伺服系统的极点配置,完成了优化目标。表明全状态反馈控制能够提高液压伺服系统的位置跟踪精度,具有工程可行性。     

Assignment of eigenvalue sensitivities from receptance measurements

The paper addresses the problem of eigenvalue assignment in active vibration control by the receptance method using single-input state feedback. It is demonstrated that not only can assignment be applied to the poles of the system but also to the sensitivities of the poles. The approach described has applications particularly in vibration absorption and the detuning of structures to avoid resonance. Insensitivity of the poles to perturbations in the system gains is desirable from the point of view of robust dynamical performance. The perturbation method is applied to a characteristic equation resulting in expressions for the derivatives of the pole eigenvalues with respect to the control gains. The method is based entirely upon measured vibration data in the form of receptances, there being no need to determine or to know the M, C, K matrices. The closed-loop sensitivities are expressed as linear functions of the control gains, thereby making accessible the assignment of the sensitivities to chosen values. For the case of the open-loop system, the method is shown to produce identical results to established eigenvalue sensitivity procedures. It is demonstrated that chosen eigenvalues may be rendered insensitive to all the control gain terms by choice of the distribution vector b. Numerical examples are provided to illustrate the working of the technique.     

自主飞艇侧滑角姿态建模及控制

针对特定结构的平流层信息平台——自主飞艇,建立侧滑角姿态动力学方程,并将这一分段函数表述为混杂逻辑方程。根据飞艇侧滑角姿态跟踪误差值的大小,判断其侧滑角姿态调整范围。当飞艇需要进行较大侧滑角姿态调整时,辅助推进系统产生附加力矩,采用基于极点配置的PID控制器,使得系统具有需要的动态特性和很好的可靠性能,对于较小的侧滑角姿态调整,改变方向舵操纵角,采用基于等效策略的滑模变结构控制器,保证系统具有很好的抗干扰性能及良好的跟踪精度。通过合理配置极点的位置,确定滑模面参数,设计出的0?-1逻辑触发器成功整合了这两种控制器在不同工况下的应用,避免了控制模式切换过程中常见的振动以致于系统失稳现象。数字仿真结果表明,采用的控制手段及整合方式是合理的。     

感应电动机转子磁场定向电流控制

在转子磁场定向控制的基础上,提出了一种快速的感应电动机定子电流控制策略。基于反馈对消技术的应用,通过极点配置获得状态反馈控制律。为使得控制对系统参数变化具有鲁棒性,在反馈控制律中增加了积分环节。     

闭环控制系统反馈增益向量的灵敏度分析

根据振动系统的模态控制方程,利用状态反馈控制和闭环控制系统的极点配置法,文中提出计算模态反馈增益向量的新方法,并在此基础上推导模态反馈增益向量灵敏度分析的方法.该分析方法涉及开环系统的特征值、特征向量以及模态控制矩阵的灵敏度, 由于在方法的推导过程中使用了模态控制方程,因此避免了非常复杂的数学推演.最后,将所提方法应用于一桁架结构的振动控制问题,以说明方法的有效性.