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。     

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。     

倒立摆的自调整模糊控制器设计及稳定性分析

本文针对倒立摆多变量的系统特性,提出双模糊控制器设计方案,分别对倒立摆的摆角和小车位移设计模糊控制器.然后根据摆角的不同进入不同的控制阶段,调整两个控制器的输出权重,实现倒立摆的平衡控制.实验证明用Matlab实现的控制算法在对倒立摆的控制中表现出很好的控制效果.     

直线一级倒立摆的新型控制方法研究

针对便携式直线一级倒立摆特有的系统(小车运动和摆杆运动),在单独分析了小车和摆杆的运动形式之后,设计了对两种独立运动形式进行控制的控制器,并对设计的控制器进行仿真分析,得到了一种对倒立摆系统进行实时控制的最佳控制器。     

基于LQR的直线一级倒立摆最优控制系统研究

从理论和实践上对直线一级倒立摆作了深入的研究.用牛顿-欧拉方法建立了倒立摆的数学模型,在此基础上采用线性二次型最优控制方法设计了倒立摆的控制器.通过固高公司GLIP2003倒立摆系统验证了设计结果,并达到较好的控制效果.     

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。     

抑制倒立摆测量噪声的反演控制器设计

针对存在随机测量噪声的单级倒立摆系统,提出了一种带有低通滤波的反演控制方法。该方法将倒立摆系统输出的摆角作为低通滤波器的输入信号,低通滤波器的输出作为滤除测量噪声之后系统输出的摆角。即将倒立摆系统和低通滤波器看作一个整体的被控系统,并根据该系统逐步推导出反演控制律。设计的控制器能够有效滤除测量噪声,增强了系统的鲁棒性,提高了倒立摆系统的跟踪精度,并且该控制器结构简单,便于工程实现。最后,通过仿真实验进一步验证了该控制器的有效性。     

单级倒立摆系统中模糊控制理论的应用

在分析了单级倒立摆非线性模型的基础上,设计了一种利用模糊控制器进行倒立摆系统控制的方法,并对计算机控制倒立摆系统进行了实际调试。结果表明控制过程具有良好的动态性能和稳态性能,该方案可以得到较为满意的控制效果。     

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。     

高仿真直线一级倒立摆模型设计

给出了直线一级倒立摆的带有阻力效应的非线性数学模型,推导了直线一级倒立摆摆杆在摆动过程中所受到的介质阻力和摩擦力的计算公式,并利用MATLAB的S函数建立了直线一级倒立摆的高仿真模型。通过设置仿真模型的相关参数,可使仿真倒立摆与真实倒立摆的工作状态非常接近。     

基于线结构光的三维垂线位移测量方法

垂线测量法是观测大坝变形位移的一种简便而有效的方法,在实际大坝变形监测中得到广泛应用。 针对现有垂线坐标 仪大多只能测量垂线二维位移且结构复杂的问题,本文提出了一种基于线结构光的三维垂线测量方法。 基于垂线测量中垂线 方向不变,利用线结构光测量原理实现垂线三维位移测量。 首先,本文采用线结构光测量获取垂线二维位移,然后基于垂线上 固定标志点的成像光线和垂线相交于一点的事实,综合垂线二维测量结果和通过相机内参数恢复的固定标志点成像光线方程, 实现垂线三维位移测量。 实验结果表明,本方法在水平面内 Y 方向上的位移测量精度为±0. 1 mm,在水平面内 X 方向和竖直 Z 方向上的位移测量精度达到±0. 05 mm,测量范围为 0~ 80 mm。 相较目前垂线位移测量方法,本文方法垂线位移测量精度和测 量范围更高,且测量结构简单。     

Assuming exponential decay by incorporating viscous damping improves the prediction of the coefficient of friction in pendulum tests of whole articular joints

A pendulum test with a whole articular joint serving as the fulcrum is commonly used to measure the bulk coefficient of friction (COF). In such tests it is universally assumed that energy loss is due to frictional damping only, and accordingly the decay of pendulum amplitude is linear with time. The purpose of this work was to determine whether the measurement of the COF is improved when viscous damping and exponential decay of pendulum amplitude are incorporated into a lumped-parameter model. Various pendulum models with a range of values for COF and for viscous damping were constructed. The resulting decay was fitted with an exponential function (including both frictional and viscous damping) and with a linear decay function (frictional damping only). The values predicted from the fit of each function were then compared to the known values. It was found that the exponential decay function was able to predict the COF values within 2 per cent error. This error increased for models in which the damping coefficient was relatively small and the COF was relatively large. On the other hand, the linear decay function resulted in large errors in the prediction of the COF, even for small values of viscous damping. The exponential decay function including both frictional and constant viscous damping presented herein dramatically increased the accuracy of measuring the COF in a pendulum test of modelled whole articular joints.     

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.     

基于鲁棒保性能控制的倒立摆虚拟现实仿真研究

为研究倒立摆的虚拟现实仿真教学平台,首先建立了倒立摆的数学模型,叙述并分析了基于线性矩阵不等式（LMI）的鲁棒保性能控制方法;然后基于鲁棒保性能控制器和虚拟现实技术,建立了倒立摆的虚拟现实仿真系统。研究结果表明：相对于PID控制器,鲁棒保性能控制器能使系统具有更好的渐近稳定性、干扰抑制能力和最优性能;而虚拟现实技术在教育领域中的应用,能给人以身临其境的感觉,增加了学生学习控制理论知识的兴趣。     

焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究

基于机器人空间直线插补和圆弧插补算法,设计了时间最优的空间直线摆焊轨迹和圆弧摆焊轨迹规划的策略,并于MATLAB软件中完成验证路径算法。最后通过由VS2019搭建的上位机示教软件、基于STM32H7平台设计的运动控制卡和SCARA机器人平台组成的控制系统,验证了算法的可靠性和准确性。实验结果表明,用户可以通过示教焊接机器人的方式获取空间摆焊的参数,并且机器人能够根据获取的参数在限定的轨迹上进行较为高效的空间直线摆焊运动和空间圆弧摆焊运动,具有一定的实际意义和参考价值。