基于滑模变结构的倒立摆系统稳定控制

利用滑模变结构控制对一级倒立摆系统进行了有效控制.首先对一级倒立摆系统的模型进行线性化处理,再利用滑模变结构控制方法对此模型中摆的镇定、台车位置的调节和系统参数不确定性设计了具体的控制规律,并使用饱和函数的方法抑制系统的抖振.最后在Matlab/Simulink上进行了仿真实验,实验结果说明滑模变结构控制方法是有效的.     

基于趋近律滑模的台车式倒立摆系统控制研究

本文设计了一种基于趋近律方法的滑模控制器。趋近律方法是滑模变结构控制的一种典型控制策略。这种控制方法不仅可以对系统在切换面附近或沿切换面的滑模运动段进行分析,而且可以有效地对系统趋近段的动态过程进行分析和设计,从而保证系统在整个状态空间内具有较好的运动品质。仿真结果表明,将两种典型的趋近律滑模控制方法应用到台车式倒立摆系统中,指数趋近律滑模变结构方法有更好的稳定性和抗干扰能力。     

一级倒立摆的滑模模糊变结构控制器设计

一级倒立摆是一个复杂非线性和系统。本文针对系统本身存在许多准确建模的因素,设计了基于滑模的模糊变结构控制器。仿真结果表明该控制系统对于外部扰动和参数摄动具有良好的鲁棒性。     

模糊变结构控制的旋转倒立摆系统设计

本文针对非线性、多变量、强耦合的旋转倒立摆系统，利用模糊控制与滑模变结构控制相结合设计了一种模糊变结构控制器．该控制器既保持了滑模变结构控制的快速性和鲁棒性，又能较好地消除单纯采用滑模变结构所产生的抖振问题。仿真结果表明，模糊变结构控制算法能够实现倒立摆的平衡姿态控制，抖振现象基本消除且具有很强的鲁棒性。     

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.     

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。     

基于扰动动态补偿的离散滑模变结构控制

提出一种扰动动态补偿的离散趋近率，分析了不确定离散滑模控制系统的鲁棒性，研究了准滑动模态的存在条件及其动态特征，利用不确定条件下实际趋近率与理想趋近率的偏差，直接平滑地预测内部参数摄动与外部扰动，克服了常规变结构控制中需已知不确定性边界的限制，而且不必满足匹配条件，既保留了传统趋近率的所有优点，又有效地降低了系统的抖振，仿真结果证明了理论推导的正确性。     

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...     

单级倒立摆控制方法研究

倒立摆系统是一非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置.针对直线单级倒立摆系统的平衡控制问题,对其进行数学建模并进行了能控性分析,采用PID,LQR,模糊变结构3种不同的控制方法,并在Matlab环境下进行仿真,控制效果的实验对比证明了3种方案对系统平衡控制的有效性,同时也展示了它们的控制品质和特性.PID控制结构简单易于实现,LQR控制较PID控制超调量小,调节时间短,且稳定性优于PID控制器,模糊变结构控制器具有较优的鲁棒性及瞬态特性,系统受到参数摄动和外干扰时具有不变性,超调最小.3种控制策略仿真的对比结果对该方向的研究具有理论指导意义.     

平行单级双倒立摆系统的建模与滑模变结构控制

从两摆间无弹簧连接的平行双倒立摆系统特定物理结构出发,结合控制目标进行合理建模与分析,验证所建模型可行性,讨论系统能控性和参数间的关系,并设计了滑模变结构控制律.该文的理论和方法对平行单级双倒立摆的进一步研究工作具有重要意义.     

Boundary Control for A Flexible Inverted Pendulum System Based on A Pde Model

A partial differential equation (PDE) model for a flexible inverted pendulum system (FIPS) is derived by the use of the Hamilton principle. To solve the coupling system model, a singular perturbation method was adopted. The PDE model was divided into a fast subsystem and a slow subsystem using the singular perturbation method. To stabilize the fast subsystem, a boundary control force was applied at the free end of the beam. It then was proven that the closed‐loop subsystem is appropriate and exponentially stable. For the slow subsystem, a sliding mode control method was employed to design a controller and the Linear Matrix Inequality (LMI) method was used to design the sliding surface. It then was shown that the slow subsystem is exponentially stable.     

一种离散全程滑模变结构控制方法

针对离散时间系统提出了一种全程滑模变结构控制器设计方法。通过选择合适的滑模切换函数，使系统的轨线一开始便落在滑模面上，有效地缩短了系统状态到达滑动模态的时间，使系统从初始状态到平衡点的全过程都具有鲁棒性。针对利用离散趋近律方法设计全程滑模变结构控制器系统存在抖振的缺点，本文利用常规等效控制方法设计离散全程滑模变结构控制器，消除了系统的抖振，改善了系统的动态性能。并基于倒立摆模型进行了仿真，结果验证了其有效性。     

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。     

单级倒立摆的逼近逆模型及趋近控制

基于非线性分级控制思想,研究了逼近逆模型的设计方法,并结合变结构趋近控制律规则,将基于综合误差方法的滑动模逼近控制应用在某单级倒立摆上,通过仿真分析,收到了良好的控制效果.     

倒立摆系统概述

首先,本文阐述倒立摆的国内外发展现状并介绍倒立摆的自动起摆和稳定控制方法.其次,对倒立摆的稳定控制方法进行比较.最后,对倒立摆控制算法今后的发展趋势做进一步预测.     

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.     

倒立摆的一种模糊控制方法

提出一种模糊控制方案,实现对倒立摆系统的平衡控制.针对倒立摆系统多变量的特性,采用双模糊控制器方案,分别对摆杆倾角和小车位移设计模糊控制器,大大降低了设计难度;为了实现对摆角和位移双重控制的功能,采用两个控制器轮流控制的策略,当摆角偏差或角速度值较大时,摆角控制器起作用,保持摆杆的垂直,反之,位移控制器起作用,调整小车位置不越界.在实际的物理设备上进行了实时控制实验,实验结果验证了方案的正确性和有效性.     

基于分层模糊控制的弹性倒立摆系统

随着技术水平的提高,对许多机械系统的高速化和轻量化的要求也变得越来越苛刻,这就需要以减小其重量作为代价,而重量的减少将引起其弹性刚度的减弱,导致系统振动的加剧。为了实现对具有弹性的不稳定系统的控制,该文重点对弹性倒立摆的稳定性控制进行了研究,利用分层模糊控制实现了弹性倒立摆在可移动小车上的动态平衡。通过仿真和具体实验的结果证明,该系统具有良好的鲁棒稳定性。     

倒立摆对象的预测函数控制

基于预测函数控制的诸多优点,希望能将其应用于复杂的非线性不稳定高阶系统,研究了该算法在倒立摆系统中的初步应用。在简要介绍了预测函数控制基本算法的基础上,通过仿真和实例说明了单纯PFC算法不能镇定相对简单的一级倒立摆系统,而采用单纯的PID算法往往不能获得期望的控制性能,故提出了PFC-PID串级控制。先用PID内环镇定倒立摆系统,外环再用PFC算法优化控制性能。最后通过仿真和实例验证了该串级算法具有良好的控制性能。     

一类新的二阶滑模控制方法及其在倒立摆控制中的应用

二阶滑模作为高阶滑模的特殊情形, 不仅具有传统滑模鲁棒性强、对外界干扰不敏感的特点, 而且能够有效地消弱传统一阶滑模中存在的"抖振"现象. 本文设计了一种新的二阶滑模控制算法. 该算法的优点是假设不确定性是由非负函数限制而不是由常数限定. 因此, 该算法在实际应用中具有更广的应用范围. 此外, 算法中的加幂积分技术保证了系统在有限时间内稳定, 而不是传统二阶滑模中普遍存在的有限时间收敛, 并给出了严格的数学证明. 最后, 在倒立摆控制中的应用验证了该算法的有效性.