-
题名基于反馈线性化技术的旋转倒立摆复合控制方法
- 1
-
-
作者
樊新航
徐建军
邰穗安
王怿瑾
刘俊生
董春
-
机构
北京交通大学电气工程学院
-
出处
《机电工程》
2025年第9期1791-1809,共19页
-
基金
国家级大学生创新创业训练计划项目(202410004163)。
-
文摘
旋转倒立摆系统是一种强耦合、欠驱动且具有强非线性特征的非最小相位系统,针对一阶旋转倒立摆系统存在的控制复杂性和不稳定性问题,提出了一种基于反馈线性化技术的旋转倒立摆复合控制方法。首先,对于一阶旋转倒立摆这一典型非线性欠驱动非最小相位系统,采用拉格朗日-欧拉法建立了其动力学方程及数学模型,并基于反馈线性化技术,实施了优化线性化处理;然后,采用反步法和参数估计法设计了无模型反步控制器,并引入了非线性阻尼和动态面控制方法,解决了高阶系统的微分爆炸和扰动敏感问题;最后,在不同负载和运动条件下,将该控制器与传统的比例积分微分(PID)控制器、线性二次型(LQR)控制器进行了对比仿真,并使用STM32单片机作为主控制器,搭建了实物实验平台并进行了验证。研究结果表明:该控制器在30°初始偏角下的稳摆控制达到稳定的时间为0.3 s,最大稳定偏角范围扩展至76.6°。该控制方法通过多模块协同作用,增强了对非线性系统的灵敏控制能力,较传统算法具有更强的鲁棒性和动态响应特性。
-
关键词
反馈线性化
旋转倒立摆
动力学分析
反步法
无模型控制
稳摆控制
动态响应特性
-
Keywords
feedback linearization
rotary inverted pendulum
dynamic analysis
backstepping
model-free control
swing control
dynamic response characteristics
-
分类号
TH-39
[机械工程]
TP273.3
[自动化与计算机技术]
-
