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。     

一级倒立摆的μ分析和μ综合研究

针对设计一级倒立摆系统的H_∞鲁棒控制器时出现的保守性问题,提出了一种以结构奇异值μ理论为依据的μ分析和μ综合方法。首先进行了倒立摆系统的标准H_∞控制器设计,同时运用μ分析的方法证明了系统H_∞控制器存在保守性这一事实,指出了问题的解决方向;其次,针对出现的问题,运用D-K迭代算法设计了修正后的H_∞控制器并加入原系统,修正了原控制器存在的问题;最后从仿真实验结果和与不同干扰抑制度的H_∞控制结果的比较等方面,验证了新方法对降低保守性的实际效果。研究结果表明:新方法降低了原控制器的保守性,同时改善了输出质量,方法有效。     

T-S模糊系统非脆弱控制研究

在考虑控制器增益存在加性摄动的情况下,基于Lyapunov函数方法,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了定常T-S模糊系统非脆弱状态反馈控制器存在的充分条件。并以典型的非线性系统倒立摆为研究对象,对本文结论进行了验证。     

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     

轮式倒立摆的数学建模及状态反馈控制

轮式倒立摆是检验各种控制理论的理想模型,首先采取牛顿力学分析的方法,依次得出轮式倒立摆中直流电机、车体和摆杆动力学方程,从而基于小角度线性化方法得出轮式倒立摆的近似线性模型;然后基于Matlab进行轮式倒立摆的状态反馈控制,设计出其控制律,验证其可行性,但是轮式倒立摆的数学模型通常是经线性化处理后得出,为了提高仿真准确性,再基于虚拟样机技术,对轮式倒立摆进行Madab与ADAMS的联合仿真,仿真结果显示系统响应曲线在规定时间内迅速收敛至O附近．此结果不仅验证了联合仿真中状态反馈控制的正确性,而且表明联合仿真是控制理论研究中值得推广的方法。     

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。     

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。     

带有不确定性因素的三级倒立摆H_∞鲁棒控制器设计

将三级倒立摆非线性数学模型近似线性化得到被控模型,从被控模型的参数估算和执行机构参数不确定性出发建立标称模型,通过分析不确定性对标称模型的扰动影响,该文设计了一种H_∞鲁棒控制器,仿真实例证明:该控制器具有优良的动态性能和鲁棒性能,可以提高三级倒立摆控制系统的稳定性。     

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。     

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。     

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.     

基于H∞控制理论的交流伺服系统控制器设计

为了抑制模型摄动及外部干扰对永磁同步电动机（PMSM）交流伺服系统的影响,根据永磁同步电动机的鲁棒控制模型设计了鲁棒H∞反馈控制器,采用鲁棒H∞反馈控制器对电流环的电流突变进行了补偿,减少了负载阻力、端部效应等外部扰动对系统性能的影响。仿真结果表明：鲁棒H∞控制具有良好的鲁棒稳定性和抗干扰性。     

一级倒立摆系统设计与LQR最优控制仿真

应用Lagrange力学,对一级倒立摆系统进行数学建模,得出了状态空间方程;设计了一级可控倒立摆系统,并对系统进行了性能分析;设计了直线一级倒立摆的LQR控制器,通过仿真和实验证明,LQR实时控制效果好,保证了系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

基于LMI的磁悬浮永磁直线电动机H∞鲁棒控制器的设计

针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于线性矩阵不等式( LMI)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器.首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.其次,根据H∞性能指标与线性矩阵不等式的等价性,将设计问题转化为对LMI的求解,进而得到磁悬浮永磁直线电动机系统的状态反馈H∞控制器.最后,为了验证设计的有效性,在MATLAB环境下应用Simulink建立系统的仿真模型,对控制系统进行仿真研究,结果表明所设计的H∞控制器满足对不确定性扰动抑制的要求.