基于DSP的二轮小车-倒立摆系统 被引量：11

1

作者 段旭东 魏衡华 陈星 《控制工程》 CSCD 2004年第6期521-524,共4页

为了提高倒立摆运动的自由度,同时也提高了控制难度,以便实现更多的控制内容,利用DSP的强大功能,设计了一种基于DSP的二轮小车 倒立摆系统。介绍了以DSP芯片TMS320LF2407为核心的二轮小车 倒立摆的硬件系统的开发,以及运用现代控制理论... 为了提高倒立摆运动的自由度,同时也提高了控制难度,以便实现更多的控制内容,利用DSP的强大功能,设计了一种基于DSP的二轮小车 倒立摆系统。介绍了以DSP芯片TMS320LF2407为核心的二轮小车 倒立摆的硬件系统的开发,以及运用现代控制理论设计的控制软件,实现小车 倒立摆的倒立平稳控制和在小车 倒立摆保持倒立状态下的自由位置移动控制。控制结果表明了二轮小车 倒立摆系统的设计是成功的,原先的控制设想也是可行的。 展开更多

关键词 二轮小车—倒立摆系统 DSP TMS320LF2407 倒立摆控制

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拟人智能控制在二轮小车倒立摆系统中的应用 被引量：5

2

作者 关世勇 魏衡华 陈星 《控制工程》 CSCD 2006年第5期433-435,共3页

二轮小车倒立摆系统模型存在很大的误差和不确定性,针对其在保持摆杆稳定的同时在水平面上自由行走具有很高难度的问题,应用基于遗传算法寻优参数的拟人智能控制算法,解决了该系统的控制问题。首先根据拟人智能控制算法理论得到定性控制... 二轮小车倒立摆系统模型存在很大的误差和不确定性,针对其在保持摆杆稳定的同时在水平面上自由行走具有很高难度的问题,应用基于遗传算法寻优参数的拟人智能控制算法,解决了该系统的控制问题。首先根据拟人智能控制算法理论得到定性控制律,然后采用遗传算法优化各个控制参数,该方法既利用了拟人智能控制算法这一定性控制律的强鲁棒性的特点,又利用了遗传算法良好的全局收敛性。实验结果表明,该算法不仅具有良好的抗干扰能力,而且具有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 二轮小车倒立摆 拟人智能控制 遗传算法

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基于线性二次型最优控制策略的倒立摆实验系统搭建 被引量：9

3

作者 李劲松 颜国正 +1 位作者 冯剑舟 宋立博 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2010年第3期38-40,60,共4页

以自动控制领域典型的实验、教研设备——倒立摆系统作为研究对象,在建立了倒立摆系统数学模型的基础上,采用线性二次型最优策略进行控制,并利用MFC实现了人机交互,自主搭建了一套直线型一级倒立摆实验系统。系统的成功起摆与保持倒立... 以自动控制领域典型的实验、教研设备——倒立摆系统作为研究对象,在建立了倒立摆系统数学模型的基础上,采用线性二次型最优策略进行控制,并利用MFC实现了人机交互,自主搭建了一套直线型一级倒立摆实验系统。系统的成功起摆与保持倒立控制的实现,验证了建模的正确性与控制方式的有效性。 展开更多

关键词 倒立摆实验系统 建模 线性二次型最优控制 系统搭建

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单级旋转倒立摆系统辨识与随动稳定控制方法研究 被引量：2

4

作者 周金阳 刘妙 雷昱 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2024年第2期66-71,77,共7页

针对单级旋转倒立摆系统参数辨识和随动稳定控制问题,首先建立倒立摆在不受外力控制,摆杆自然下垂的顺摆模型,基于顺摆模型采用快速傅里叶变换方法对系统参数进行辨识;然后推导顺摆模型与倒摆模型之间的关系,进一步得到倒立摆的倒摆模型... 针对单级旋转倒立摆系统参数辨识和随动稳定控制问题,首先建立倒立摆在不受外力控制,摆杆自然下垂的顺摆模型,基于顺摆模型采用快速傅里叶变换方法对系统参数进行辨识;然后推导顺摆模型与倒摆模型之间的关系,进一步得到倒立摆的倒摆模型;根据辨识出的倒摆模型,采用线性二次型控制器对其进行稳定控制,并进行了数值仿真与实物实验验证。研究结果表明,通过辨识得到的系统模型更加精确,对比直接测量参数得到的系统模型,控制效果更好,且能对随动输入指令进行更优的跟随。该方法可以有效避免量测误差,提高模型的准确性,为火炮随动稳定控制提供参考。 展开更多

关键词 单级旋转倒立摆 系统辨识 线性二次型 随动稳定控制 数值仿真

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倒立摆系统的线性二次型状态反馈控制 被引量：4

5

作者 李俊 高健 汪彦彦 《兵工自动化》 2007年第3期56-58,共3页

针对倒立摆系统非线性、鲁棒性、镇定、随动及跟踪等问题,提出二次型状态反馈控制。LQR控制器用于倒立摆的控制模式,保持摆锤稳定在竖直向上不稳定状态点附近,使小车位移跟踪给定信号。应用Matlab工具函数lqr,得到最优控制器对应的反馈... 针对倒立摆系统非线性、鲁棒性、镇定、随动及跟踪等问题,提出二次型状态反馈控制。LQR控制器用于倒立摆的控制模式,保持摆锤稳定在竖直向上不稳定状态点附近,使小车位移跟踪给定信号。应用Matlab工具函数lqr,得到最优控制器对应的反馈增益矩阵,由此实现求反馈矩阵及倒立摆控制的程序。其仿真实验效果较好。 展开更多

关键词 倒立摆系统 二次型状态反馈控制 MATLAB 反馈矩阵

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自立倒立摆系统的自摆起及稳定控制 被引量：7

6

作者 刘继光 王丽军 袁浩 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2015年第11期62-65,72,共5页

首先基于拉格朗日方程建立了自立倒立摆系统的数学模型,然后采用线性二次型最优控制与PD控制相结合的控制方法,并通过设计开关控制来实现2个控制器的切换,最终实现对倒立摆系统的自摆起和稳定控制。

关键词 自立倒立摆系统 线性二次型最优控制 PD 控制 开关控制

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基于T-S模型的小车倒立摆控制 被引量：4

7

作者 杜璧秀 张淑梅 +1 位作者 高慧斌 张玉良 《电子测量技术》 2012年第9期56-59,共4页

小车倒立摆系统作为1个典型的不稳定非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台,对小车倒立摆系统的控制分解为2部分:一部分称为"摆杆控制",采用T-S模糊模型来描述,利用系统的不确定性把系统表示成不确... 小车倒立摆系统作为1个典型的不稳定非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台,对小车倒立摆系统的控制分解为2部分:一部分称为"摆杆控制",采用T-S模糊模型来描述,利用系统的不确定性把系统表示成不确定系统的形式,设计出全局渐进稳定的模糊模型;另一部分称为"小车控制",通过对位置误差和小车速度的模糊化计算,得出控制量。最后,通过对小车倒立摆系统外加干扰信号、给定平移指令、参数摄动等实验表明,采用基于T-S模型的模糊控制,该系统可以在0.4s的时间内取得良好的控制效果,并且具有较强的鲁棒稳定性和良好的抗干扰性能。 展开更多

关键词 小车倒立摆系统 T-S模型 参数不稳定性 线性矩阵不等式

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倒立摆系统的符号型自适应模糊控制 被引量：4

8

作者 王琪 黄华 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第3期1016-1020,共5页

在变论域模糊控制系统中,一般情况下,论域根据设计好的伸缩因子随着输入变量的减小而收缩。论域的收缩增加了规则,降低了控制的实时性,同时伸缩因子的设计是一大难点。根据上述问题设计了基于符号型自适应模糊算法的单级倒立摆控制器。... 在变论域模糊控制系统中,一般情况下,论域根据设计好的伸缩因子随着输入变量的减小而收缩。论域的收缩增加了规则,降低了控制的实时性,同时伸缩因子的设计是一大难点。根据上述问题设计了基于符号型自适应模糊算法的单级倒立摆控制器。算法采用变形后的符号函数对输入变量进行了规范化处理,实时调整输入变量,并根据收敛性原理设计了控制器输出调整因子。系统利用线性二次调节器对状态变量进行综合,避免了"维数灾难"问题。仿真结果表明,该方法跟踪速度快,稳定性好。 展开更多

关键词 倒立摆系统 符号型 自适应 模糊控制 线性二次调节器

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倒立摆系统显式模型预测控制 被引量：4

9

作者 张聚 丁靖 《控制工程》 CSCD 北大核心 2010年第4期521-523,526,共4页

由于模型预测控制的反复在线优化计算特点,使得模型预测控制难以适用于动态变化较快的机电系统的控制,如倒立摆动系统的控制,为此研究了倒立摆动系统的显式模型预测控制。基于约束线性优化控制问题的多参数规划方法,建立了显式模型预测... 由于模型预测控制的反复在线优化计算特点,使得模型预测控制难以适用于动态变化较快的机电系统的控制,如倒立摆动系统的控制,为此研究了倒立摆动系统的显式模型预测控制。基于约束线性优化控制问题的多参数规划方法,建立了显式模型预测控制系统,以避免控制系统反复在线优化计算。应用建立的显式模型预测控制系统,对于直线一级和二级倒立摆系统控制做了研究,并做了数值仿真计算。研究结果表明倒立摆系统显式模型预测控制的平衡控制效果是明显的。 展开更多

关键词 显式模型预测控制 多参数二次规划 PWA模型 倒立摆系统

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倒立摆系统的泛逻辑控制及相关比较研究 被引量：4

10

作者 刘丽 马盈仓 《计算机应用与软件》 CSCD 2010年第7期126-129,共4页

针对水平导轨直线型二级倒立摆的稳定控制问题,提出了基于泛组合运算模型的泛逻辑控制方法,并设计实现了其线性二次型最优调节器、拟人智能控制器和模糊控制器。通过对各控制器设计特点和控制效果的比较研究发现,所提出的泛逻辑控制器... 针对水平导轨直线型二级倒立摆的稳定控制问题,提出了基于泛组合运算模型的泛逻辑控制方法,并设计实现了其线性二次型最优调节器、拟人智能控制器和模糊控制器。通过对各控制器设计特点和控制效果的比较研究发现,所提出的泛逻辑控制器由于本质上具有的柔性特征,对系统具有较高的控制精度,在控制快速性和稳定性方面表现较好。 展开更多

关键词 倒立摆系统 线性二次型最优控制 拟人智能控制 模糊控制 泛逻辑控制

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小车倒立摆的自适应动态面控制 被引量：4

11

作者 黄辉先 丁灿 刘嘉婷 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1002-1008,共7页

针对一类含有参数扰动和外部扰动的不确定欠驱动系统提出了一种改进自适应动态面控制方法.首先通过坐标变换,小车倒立摆模型转换成部分反馈形式,由半严格形式模型设计动态面控制器.利用模糊逻辑处理系统不确定性的能力设计自适应控制器... 针对一类含有参数扰动和外部扰动的不确定欠驱动系统提出了一种改进自适应动态面控制方法.首先通过坐标变换,小车倒立摆模型转换成部分反馈形式,由半严格形式模型设计动态面控制器.利用模糊逻辑处理系统不确定性的能力设计自适应控制器,然后在传统动态面控制器设计中采用跟踪微分器来得到原稳定化函数的精确微分,解决传统反步法的"微分爆炸",显著提升闭环系统的性能.采用李雅普洛夫方法,设计适当的参数,系统跟踪误差能收敛到原点,仿真结果验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 小车倒立摆 动态面控制 模糊系统 跟踪为微分器 稳定性

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悬臂式倒立摆H_∞控制设计及仿真

12

作者 张克涵 顾李冯 王司令 《现代电子技术》 2011年第9期160-163,167,共5页

针对旋臂式倒立摆的稳定控制问题,建立了二阶旋臂式倒立摆系统的数学模型,运用连续系统线性鲁棒H∞最优控制理论,通过设计旋臂式倒立摆控制系统的鲁棒调节器,使倒立摆系统在闭环状态下稳定并具有较强的鲁棒稳定性。运用Matlab进行仿真,... 针对旋臂式倒立摆的稳定控制问题,建立了二阶旋臂式倒立摆系统的数学模型,运用连续系统线性鲁棒H∞最优控制理论,通过设计旋臂式倒立摆控制系统的鲁棒调节器,使倒立摆系统在闭环状态下稳定并具有较强的鲁棒稳定性。运用Matlab进行仿真,通过与传统线性二次型最优控制配置方法相比较,结果发现鲁棒H∞最优控制效果更好。 展开更多

关键词 旋臂式倒立摆 鲁棒控制 线性系统二次最优控制 线性矩阵不等式

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基于线性二次调节器算法的两轮自平衡机器人最优控制方法 被引量：6

13

作者 徐鑫 刘彬 刘东洋 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第21期8957-8964,共8页

两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡。为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机... 两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡。为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机模型、车轮模型和摆体模型,推导机器人运动的状态空间模型;其次,分析系统的可控性和可观性,并结合状态估计和反馈控制设计具有状态估计的反馈控制器,同时引入线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制方法以完善控制器在机器人运动中的控制效果。仿真实验结果表明:具有状态估计的反馈控制器和LQR控制方法对于这类自平衡机器人运动平衡控制具有良好的稳定性和鲁棒性。 展开更多

关键词 两轮自平衡机器人 线性二次调节器(LQR) 倒立摆 反馈控制 状态估计 状态空间模型

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模糊控制系统参数选择对系统性能影响的分析及仿真 被引量：5

14

作者 贺廉云 《机床与液压》 北大核心 2008年第F05期361-364,共4页

在模糊控制器设计中,合理地选择模糊控制器输入变量的量化因子和输出变量的比例因子非常重要。以二极倒立摆系统为仿真模型,分析了各参数对系统性能的影响。仿真实验表明,量化因子和比例因子的大小及其不同量化因子之间大小的相对关系,... 在模糊控制器设计中,合理地选择模糊控制器输入变量的量化因子和输出变量的比例因子非常重要。以二极倒立摆系统为仿真模型,分析了各参数对系统性能的影响。仿真实验表明,量化因子和比例因子的大小及其不同量化因子之间大小的相对关系,对模糊控制器的控制性能影响极大,只有将模糊控制器的量化因子综合考虑,模糊控制器才会发挥出最佳性能。 展开更多

关键词 模糊控制器 系统参数 系统性能 二极倒立摆 仿真

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