倒立摆系统的自摆起和稳定控制

为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制，该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先，采用Bang—Bang控制理论设计开环时间最优控制器，实现倒立摆的平稳快速摆起，同时设计经典PID控制器控制小车位置；然后采取线性二次型最优控制理论设计LQR控制器，将倒立摆稳定在平衡位置。计算机仿真和倒立摆系统实时仿真表明，文中提出的控制策略和控制算法得到了很好的验证，取得了满意的效果。     

柔性连接倒立摆的最优控制及状态观测器的应用

本文研究具有柔性连接的倒立摆系统的动力学特性,通过数学分析提出应用线性二次型最优控制策略设计状态反馈控制器,利用降阶状态观测器获得不易测量的振动小车位置,控制倒立摆系统稳定地平衡在“倒立”状态,最后通过仿真实验证明了此种方法的有效性。     

基于Lagrange方程建模的旋转倒立摆的分析与控制

本文通过对旋转倒立摆的动力学特性分析建立了基于Lagrange方程的数学模型，然后应用线性二次型最优控制策略设计控制器，最后在Windows2000平台下控制旋转倒立摆稳定在倒立状态。     

二级倒立摆的半物理仿真模型研究与实现

本文在MATLAB环境下建立了二级倒立摆的半物理实时仿真模型，并应用线性二次型最优控制策略．设计了一个二级倒立摆LQR控制器。在实验中，运行该半实物仿真模型，成功的使倒立摆稳定地平衡在“倒立”状态。     

环形一级倒立摆摆起及稳定控制研究

本文通过拉格朗日方程推导出环形一级倒立摆系统的数学模型,用能量方法对该模型进行摆起控制;在倒立摆成功摆起后,在倒立平衡点对系统模型进行线性化,并用线性二次型最优控制(LQR)算法对倒立摆线性化模型进行稳定控制。仿真结果表明本文给出的控制方法是有效的。     

二级倒立摆的二次型最优控制研究

倒立摆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。针对二级倒立摆系统的平衡控制问题，对其进行数学建模，应用二次型最优控制理论设计了控制器。仿真结果表明，二次型最优控制对于典型非线性自不稳定系统有着很好的控制能力。     

含时滞倒立摆系统的最优控制研究

倒立摆本身是一个自然不稳定系统,时滞的存在更加恶化了系统性能。基于牛顿动力学方法建立了具时滞单级倒立摆系统的动力学模型,运用线性二次型最优控制策略设计了倒立摆控制器,将时滞环节采用Padé一阶对称逼近,通过Routh稳定判据,得到闭环系统的临界稳定的时滞大小。通过实例仿真进行验证,并与PID控制策略相比较,结果表明本文方法正确,所设计的最优控制器性能优于PID控制器,在临界时滞范围内有较好的控制效果,但与无时滞时相比,系统的动态性能有所降低。     

环型二级倒立摆的控制研究与实现

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 平衡点附近进行线性化处理,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型二级倒立摆系统上,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．     

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。     

基于LQR的双并联倒立摆系统的建模与仿真

研究了一种具有多变量、强耦合、高阶次和开环绝对不稳定等复杂特性的双并联倒立摆(加弹簧链接)控制系统.依据动力学原理建立了系统状态空间数学模型,并利用线性二次型最优控制方法设计了双并联倒立摆系统的控制器.仿真结果表明,两个摆杆可以很好地稳定在垂直位置附近,具有一定的抗干扰能力.研究结果对复杂工业过程控制具有一定的指导意义.     

平面倒立摆建模与最优控制算法的研究

倒立摆系统是一个多变量、非线性、高阶次、强耦合、欠驱动的自然不稳定系统,是自动控制理论教学和研究中典型的物理模型。本文以平面倒立摆系统为研究对象,使用拉格朗日方程建立了多级平面倒立摆的数学模型。采用线性二次最优控制算法,分别设计了LQR及LQR-模糊控制器,实现平面多级倒立摆的平衡控制,结论证明了本文设计的LQR控制器有很好的稳定性、鲁棒性和适应性。     

基于LQR的直线一阶单倒立摆最优控制器的设计

对已有的LQR最优控制中系统的动态响应与加权矩阵Q和R之间遵循的基本规律进行分析,并根据这一基本规律对给定的直线一阶单倒立摆采用线性二次型最优控制的方法设计控制器。仿真结果表明,基于LQR的最优控制系统对直线一阶单倒立摆具有很好的控制效果。     

二级倒立摆系统的实时稳定控制实验研究

为实现二级倒立摆系统的实时稳定控制,以深圳固高直线二级倒立摆装置作为控制对象,在MATLAB环境下,利用基于二次型最优控制理论的线性二次型(Linear Quadratic Regulator,LQR)最优控制器,成功实现了该装置的实时稳定控制。为引入新的控制策略,采集二级倒立摆实时控制过程中的LQR控制器数据作为样本,经过自适应神经模糊推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)工具箱训练并生成出一种新型模糊神经网络控制器,应用到装置上同样实现了实时平衡。结果表明,新型控制器较LQR控制器控制效果更优,也为成功实现装置的实时平衡提供了一种新的思路和解决方法。     

有限时间二次型数值算法研究及其应用

为了实际需要和学术发展的要求,研究了以倒立摆为控制对象,通过闭环网络形成的反馈控制系统的随机传输时延的最优控制问题。在求解有限时间最优控制律过程中,通过矩阵Raccati方程的离散变换,利用Matlab中计算无限时间二次型最优控制器的LQR函数,从而求出有限时间LQR问题的数值解。通过仿真结果证明,研究的方法能够使倒立摆系统最终稳定,从而说明提出的算法对于求解有限时间LQR问题是有效的。     

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.     

Computer control of a double inverted pendulum

A double inverted pendulum is successfully stabilized at the upright position by using a computer control. The control system is designed based on the state space approach by using a computer aided design program named CADOS developed for this purpose. CADOS was used not only for the analysis and design, but also for the simulation to evaluate the designed system. The controller designed consists of the state variable feedback and the observer. The state variable feedback is determined based on either pol-locations or as the optimal control for the quadratic criterion function. As the observer, the minimal order state observer or a linear functional observer is employed, and it is theoretically proved that the linear functional observer for a multiple inverted pendulum can always be realized by the first order. The designed controller is implemented in the mini-computer used for CADOS and could work satisfactorily. The controller using a linear functional observer requires less computation time and controls the system in more stable way.