平面二级倒立摆自适应滑模控制器设计

研究平面二级倒立摆系统稳定性和速度特性优化问题,由于倒立摆系统的外界扰动的不确定性,建立平面二级倒立摆的数学模型,应用变结构控制理论(SMC)和模糊逻辑系统设计了自适应滑模控制器,把趋近律和切换控制的模糊化相结合,采用模糊系统调整趋近速率的大小,在加快趋近速度的同时用模糊逼近切换控制,为减少控制量的抖振和优化控制系统,同时倒立摆控制具有了滑模控制对外界扰动和参数摄动的不变性。进行仿真的结果验证了控制器的稳定性,表明控制器系统能保证在不同的运行条件下具有快速性和鲁棒性。     

基于性能协调的平面二级倒立摆控制

针对平面二级倒立摆系统具有的多变量、非线性、强耦合、稳定控制实时性和快速性要求高的特点,设计了利用协调因子优化控制效果的改进型LQR控制器.运用分析动力学方法对倒立摆建立数学模型,以LQR理论设计了平面倒立摆的最优控制器,在此基础上加入性能协调因子,它能根据状态变量的变化实时调整控制作用的大小,进而对LQR输出的预控制...     

平面二级倒立摆基于参数优化的模糊控制

对基于XY平台的平面二级倒立摆进行运动学和动力学分析,得到系统状态方程。通过构造综合误差E和综合误差变化率EC,减少输入变量维数设计模糊控制器,使模糊控制器的控制规则更为简单、有效,同时对量化因子参数进行优化。     

二级倒立摆的鲁棒建模及其鲁棒H∞最优控制

针对倒立摆系统本身存在的大量不确定性因素，建立其不确定数学模型。苦于最优控制的思想，针对二级倒立摆的参数摄动及干扰，设计了鲁棒H∞最优控制器，并在二级倒立摆实验装置上进行控制。实验结果表明；用鲁棒H∞最优控制器的二级倒立摆系统，具有很强的鲁棒稳定性和抗干扰性。     

倒立摆系统的变结构控制方案

对单级倒立摆系统的稳定和鲁棒控制问题,提出了一种基于李雅普诺夫直接法的变结构控制方案,理论分析和计算机模拟都表明该控制方案不仅能镇定倒立摆,实现对台车的位移控制,而且当系统参数变化时也实现了对该系统的鲁棒控制.     

基于LQR的平面二级倒立摆控制策略研究

本文对平面二级倒立摆运用分析动力学方法建立其数学模型,以LQR理论设计了平面倒立摆的最优控制器,在此基础上运用变量融合技术设计了参数自调整双模糊控制器,从而降低模糊控制器的输入变量维数,大大减少模糊控制的规则数,并研究了量化因子对控制效果的影响.应用所设计两种控制器进行系统仿真与实时控制实验,其结果证明两种控制器都能保证良好的控制精度,响应速度快,有良好的稳定性和鲁棒性。     

平面二级倒立摆的圆周行走与镇定控制

采用拉格朗日方程建立了平面二级倒立摆的非线性动力学模型, 将其在平衡位置线性化, 得到系统在两个正交控制方向解耦的近似模型. 针对每一个方向上由互相耦合的基座小车定位子系统和摆杆镇定子系统所组成的六阶欠驱动系统, 设计了自适应滑模模糊控制器, 实现了基座小车沿圆周行走条件下摆杆的镇定控制, 验证了该控制算法对欠驱动、不稳定、多变量耦合系统的有效性.     

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。     

平行二级倒立摆的稳定控制

将单一输入规则群动态加权模糊推理模型应用于平行二级倒立摆系统，设计出具有6个输入交量的模糊稳定控制器。该模糊控制器规则总数少，直观性强。计算机仿真表明，该模糊控制器能在短时间内同时实现两摆角度及小车位置的控制。     

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。     

二级倒立摆的区间值模糊控制

为了提高倒立摆模糊控制的稳定性,研究了二级倒立摆的区间值模糊控制.根据区间值模糊集理论,由不同类型的隶属度函数构成区间结构,利用区间值模糊蕴涵建立控制规则,设计出二级倒立摆的区间值模糊控制器,并通过仿真与实时控制实验,对比分析了区间值模糊控制与点值模糊控制的性能.实验结果表明,区间值模糊控制具有更好的稳定性和鲁棒性.     

二级倒立摆摆起控制的研究

通过对二级倒立摆系统的理论分析，研究二级摆从自然悬垂位置摆到倒立点位置的摆起控制问题，提出了基于动态设计变量优化算法的复杂非线性系统控制策略．仿真实验证明，该策略可成功地实现圆轨和直轨两种二级倒立摆的摆起控制，并且算法具有较快的收敛速度和较高的计算精度．     

基于LQR和模糊插值的五级倒立摆控制

首先给出五级倒立摆的数学模型并验证了它的可控性;然后在分析与倒立摆系统稳定性有关因素的基础上,结合LQR理论构造出一种非对角型的权重矩阵,并给出了设定该矩阵中各元素的方法;最后设计出一个简单的基于二元分片插值函数的模糊控制器,成功地实现了具有定位功能的五级倒立摆的控制．仿真结果表明该方法是有效的．     

二级倒立摆的状态变量合成模糊神经网络控制

为解决模糊神经网络在控制多变量系统时的规则组合爆炸问题，提出用状态变量合成模糊神经网络控制二级倒立摆。该方法既能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题，又能对状态变量可摈性质和类型分类的多变量系统，大大减少模糊神经网络控制器的规则数，有利于利用专家的控制经验。实验结果证实了该方法的控制效果好，鲁棒性强。     

二级倒立摆在常规滑模变结构控制实验中的应用

二级倒立摆是一个高度非线性系统,具有强耦合和快速性的特点,必须采用有效的非线性系统的控制方法才可使其稳定在平衡位置.随着智能控制的发展,大多数研究人员和学者将变结构在倒立摆控制系统中的应用,作了大量的理论研究以及仿真实验,为实际应用作了铺垫.但是仿真实验在实际应用过程存在着较强的限制性,其表现为控制器结构越复杂,仿真结...     

小车倒立摆的自适应动态面控制

针对一类含有参数扰动和外部扰动的不确定欠驱动系统提出了一种改进自适应动态面控制方法.首先通过坐标变换,小车倒立摆模型转换成部分反馈形式,由半严格形式模型设计动态面控制器.利用模糊逻辑处理系统不确定性的能力设计自适应控制器,然后在传统动态面控制器设计中采用跟踪微分器来得到原稳定化函数的精确微分,解决传统反步法的"微分爆炸",显著提升闭环系统的性能.采用李雅普洛夫方法,设计适当的参数,系统跟踪误差能收敛到原点,仿真结果验证了该方法的有效性.     

互联双倒立摆自适应容错模糊控制

针对互联双倒立摆系统,提出了一种基于时滞代换的自适应容错控制方案。该方案用有界的参考信号代换模糊逼近器输入中的未知时滞信号,这使得控制器的设计不再依赖于时滞假设条件。容错反推控制技术和自适应技术相结合来处理代换误差和逼近误差。所提出的方案能有效补偿所有四种类型的执行器故障,同时还可保证闭环系统的全局稳定性。仿真结果进一步验证了该方法的有效性。     

基于变量分组模糊控制算法的倒立摆系统

采用模糊控制理论研究了直线一级倒立摆控制问题。直线一级倒立摆系统是多变量不稳系统,为了解决模糊规则爆炸问题,本文采用了变量分组的方法完成倒立摆模糊控制器的设计方案。要使直线一级倒立摆系统稳定,必须对小车位置和摆杆角度同时进行闭环控制,而单一的控制只能控制一个控制量,本文提出了两回路的模糊控制方案。仿真和实验结果证明了该方案的可行性和良好的控制性能。     

基于能量控制与近似输出调节的二级倒立摆起摆和跟踪控制

二级倒立摆是一个典型的欠驱动非线性系统,其控制问题具有一定的挑战性.为了解决时变参考信号下二级倒立摆的起摆和跟踪控制问题,本文提出了一种基于能量控制与近似输出调节方法的起摆和三阶控制器设计方案.首先,采用能量控制方法将第1级摆杆从下垂位置摆起到倒立位置附近;其次,采用滑模控制方法将第1级摆杆稳定在倒立位置,同时,采用等效小车与能量控制相结合的方法将第2级摆杆摆起到倒立位置附近;最后,采用基于近似输出调节理论的多项式近似方法设计三阶控制器实现二级倒立摆的位置跟踪控制.仿真和实验结果均验证了该控制方案的有效性.     

二级直线倒立摆系统的实物控制

针对二级直线倒立摆系统,采用拉格朗日方程法建立其理论模型,分别使用线性二次最优控制（Linear Quadratic Regulator,LQR）及基于趋近律的滑模控制（Sliding Mode Control,SMC）算法来实现干扰存在情况下倒立摆的平衡控制。对于LQR算法,研究了矩阵[Q]和矩阵[R]与反馈控制矩阵[K]的定性关系,并经过反复多次实验,不断试凑,得到一组良好的控制参数,实现了倒立摆的稳定控制。SMC算法采用基于指数趋近律的控制方法进行了滑模变结构控制器的设计,并利用边界层法来进一步削弱抖振。最后通过仿真及实验,实现了倒立摆的实物平衡控制。