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.     

基于滑模变结构的柔性倒立摆控制研究

针对柔性倒立摆稳摆控制比较困难且传统指数趋近率的滑模变结构控制易对系统造成抖振,基于机理建模方法建立柔性倒立摆数学模型,提出变指数趋近率的滑模变结构控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性。仿真结果表明,基于变指数趋近率的滑模变结构控制方法能够更好的实现倒立摆稳定控制,相比于传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,进而减小了控制器的负担。     

单级旋转倒立摆的建模与控制仿真

本文介绍了单级旋转倒立摆系统的构成和数学模型，根据倒立摆系统的数学模型在Matlab环境下设计了两种控制器，并进行仿真。仿真结果表明了最优控制策略LQR控制器的控制效果要优于闭环状态反馈极点配置调节器。     

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.     

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。     

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。     

单级倒立摆的PID控制研究

对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究,分别采用PD,PI和PID三种方案实现了单级倒立摆系统的平衡控制.首先,建立系统的数学模型,然后通过仿真实验设计并整定各方案的控制器参数,将所设计的控制器分别在实际的物理设备上进行实时控制实验,都成功地实现了倒立摆的平衡控制.实际控制结果验证了各方案的正确性和有效性.     

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...     

倒立摆系统可线性化建模条件及稳定控制的研究

对单级倒立摆系统进行线性化建模,在初始摆角为5°的条件下采用了LQR和PD两种控制算法进行了稳定控制,都取得了良好的控制效果.在初始摆角从0°到-20°变化时,以步长为-4°进行了递推运算,分别得到了两组仿真曲线图,实验证明,两种控制算法的可线性化建模条件为|θ(0)|≤8°否则系统将呈现明显的非线性特性,线性化模型将很不准确,最后从实现稳定控制和可线性化建模条件两方面出发得出,PD控制优于LQR控制.     

自适应滑模变结构控制算法的研究与仿真

针对倒立摆系统中的不确定因素进行了研究,并考虑到倒立摆系统模型本身的不确定因素较小可以忽略,而外部的不确定性因素很难预料,因此采用了自适应变结构的控制方法设计控制器,通过调整参数估计的可调增益,估计系统所受不确定性大小.针对扰动的不确定性上界提出了一种改进的自适应滑模变结构控制方法,以直线二级倒立摆为仿真对象设计控制器,并且应用MATLAB进行了仿真,仿真结果证明了这种方法的可行性.     

倒立摆系统的最优控制应用研究

针对倒立摆系统的不稳定性,对最优控制理论在倒立摆控制系统中的应用进行了分析,设计LQR控制器,并在倒立摆实验装置上进行了实验。实验结果表明设计的控制器是有效的,对倒立摆系统的平衡稳定控制效果好,提高了系统的抗干扰能力。     

倒立摆的可变增益迭代学习控制算法

对倒立摆系统的平衡控制问题进行研究。在建立系统数学模型的基础上,提出指数变增益迭代学习控制律,并设计了控制器。通过系统仿真实验,结果表明：与常规迭代学习控制律相比较,本文采用的方法收敛速度大大加快,系统动态性能得到很大改善。     

交换以太网在网络控制系统中的应用

本文针对网络环境下实际倒立摆对象的起摆与镇定问题，研究分析了普通以太网和交换以太网两种网络模型对系统控制性能的影响。实验结果表明在交换以太网环境下，倒立摆系统的控制性能得到较大的改善。     

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。     

基于潜遗传变论域的倒立摆模糊控制系统的研究

针对多变量、非线性的倒立摆系统，采用欧拉法建立了其动力学方程，得到了状态空间模型，并用它建立了一种双闭环模糊控制系统的仿真框图。用Mamdani模糊控制器和潜遗传变论域模糊控制器分别对倒立摆进行了仿真，并通过对伸缩因子参数t的调整，得到了它影响控制性能的规律。     

Minimum-time control for an inverted pendulum under force constraints

In order to numerically solve the minimum-time control problem of a linear system, the system is usually discretized with a fixed sampling period. Then the minimum count of control steps is searched to meet the constraints of the final state and the input variables. Since the count is a variable, there is no direct way for handling such problems except by exhaustive iteration. In contrast to the traditional methods, a new numerical technique was developed recently to avoid the exhaustive iteration. In this method, the control step is fixed and the sampling period is treated as a variable. Since this method requires only two iterations, it will reduce the computation time significantly. This paper applies this new numerical technique to generate the minimum-time trajectory between two end-points for an inverted pendulum under force constraints. Two main issues are addressed. The first one is the problem formulation in discrete-time domain and the second one is the generation of feasible solutions for the global search. Simulation examples are included for illustration.     

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。     

Stabilization of the inverted pendulum around its homoclinic orbit

The inverted pendulum has been used as a benchmark for motivating the study of nonlinear control techniques. We propose a simple controller for balancing the inverted pendulum and raise it to its upper equilibrium position while the cart displacement is brought to zero. The control strategy is based on an energy approach of the cart and pendulum system.     

直线一级倒立摆系统的频率响应设计分析

利用牛顿—欧拉方法建立直线型一级倒立摆系统的数学模型。在分析的基础上,基于频率响应设计法思想,设计直线型一级倒立摆系统的超前校正控制器。由MATLAB仿真验证设计的控制器是合理的。