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基于DSP的旋转式倒立摆控制系统 被引量:12
1
作者 黄南晨 吴刚 +3 位作者 王永 梁家恩 卿志远 孙德敏 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期340-346,共7页
介绍了基于DSP(digitalsignalprocessing ,数字信号处理 )控制器的旋转式倒立摆控制系统的总体结构和工作原理 ,对系统模型进行动力学分析 ,建立了一个四阶的状态空间方程 .根据状态反馈方法实现了倒立控制 ,在此基础上 ,设计了基于规... 介绍了基于DSP(digitalsignalprocessing ,数字信号处理 )控制器的旋转式倒立摆控制系统的总体结构和工作原理 ,对系统模型进行动力学分析 ,建立了一个四阶的状态空间方程 .根据状态反馈方法实现了倒立控制 ,在此基础上 ,设计了基于规则分析的摆起控制方案 ,最终实现了摆起 倒立控制 .实验表明 ,系统的稳定性好 ,抗干扰能力强 .使用DSP来控制倒立摆 ,有利于系统的小型化 ,控制更加快速 ,控制品质有很大提高 . 展开更多
关键词 旋转式倒立摆控制系统 DSP 状态反馈 起-倒立控制 稳定性 状态空间方程 数字信号处理
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基于虚实结合的旋转倒立摆稳定控制设计
2
作者 王丹 冯阳 邓政杰 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第3期77-82,共6页
针对欠驱动旋转倒立摆稳定控制传统设计方法复杂、耗时且实施难度大等问题,提出一种虚实结合的设计方法。构建旋转倒立摆系统并确定其机械结构和控制方案。在虚拟环境中创建对应的数字模型,集成机械动力学、控制系统及可视化界面。通过... 针对欠驱动旋转倒立摆稳定控制传统设计方法复杂、耗时且实施难度大等问题,提出一种虚实结合的设计方法。构建旋转倒立摆系统并确定其机械结构和控制方案。在虚拟环境中创建对应的数字模型,集成机械动力学、控制系统及可视化界面。通过仿真设计高效稳定控制算法,并转换为可执行的C代码部署到实体系统。实验结果显示,该方法能缩短开发周期,降低设计难度,实现旋转倒立摆的稳定控制和抗干扰能力,为欠驱动系统的控制设计提供了新的思路和方法,对推动智能控制技术的发展具有重要意义。 展开更多
关键词 虚实结合 旋转倒立 稳定控制系统 欠驱动 仿真
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事件触发机制下旋转倒立摆的漏斗跟踪控制
3
作者 段玉林 汪宇陆 +1 位作者 彭诗月 龙离军 《控制工程》 北大核心 2025年第5期788-796,共9页
为节约网络资源,提高复杂系统的控制性能,针对旋转倒立摆非线性系统模型,提出一种事件触发机制下的漏斗跟踪控制方案。首先,利用漏斗控制方法,构建与跟踪误差相关的归一化函数和障碍函数;其次,设计基于反步法的漏斗控制律;最后,设计事... 为节约网络资源,提高复杂系统的控制性能,针对旋转倒立摆非线性系统模型,提出一种事件触发机制下的漏斗跟踪控制方案。首先,利用漏斗控制方法,构建与跟踪误差相关的归一化函数和障碍函数;其次,设计基于反步法的漏斗控制律;最后,设计事件触发漏斗控制器,并提出一种新型事件触发机制,通过引入幂函数,设计与漏斗控制律的幂函数相关的触发阈值,在保证系统性能的情况下节约通信资源。理论分析表明:①闭环系统内所有信号都是有界的;②控制器能够保证倒立摆摆杆跟踪参考信号;③对于∀t≥0,跟踪误差一直在预设的性能漏斗内演化,且排除奇诺现象。最后,通过模拟仿真验证方案的实用性和有效性。 展开更多
关键词 漏斗控制 反步法 事件触发机制 旋转倒立 非线性系统 跟踪控制
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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 系统辨识 线性二次型 随动稳定控制 数值仿真
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旋转式倒立摆计算机控制系统 被引量:12
5
作者 程俊 王永 +3 位作者 黄南晨 吴刚 卿志远 孙德敏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期277-280,共4页
研究了一种新型的倒立摆系统,该装置是由连在直流力矩电机转轴上的驱动臂和能自由旋转的摆杆构成,驱动臂在电机的作用下能在垂直平面内旋转,通过驱动臂的转动来保持摆杆稳定在平衡位置。运用动力学原理建立了该系统的数学模型,在此... 研究了一种新型的倒立摆系统,该装置是由连在直流力矩电机转轴上的驱动臂和能自由旋转的摆杆构成,驱动臂在电机的作用下能在垂直平面内旋转,通过驱动臂的转动来保持摆杆稳定在平衡位置。运用动力学原理建立了该系统的数学模型,在此基础上借助于计算机辅助设计软件,进行了仿真研究,设计出控制律,最后实现旋转式倒立摆计算机控制。 展开更多
关键词 旋转式倒立 状态反馈 实时控制 计算机控制系统
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旋转式倒立摆系统控制策略研究 被引量:6
6
作者 李凌 袁德成 井元伟 《实验室研究与探索》 CAS 2006年第1期21-23,46,共4页
介绍了一种新型的旋转式倒立摆实验装置,对其系统模型进行动力学分析,建立了一个四阶状态空间方程。分别采用状态反馈和最优控制方法对其进行仿真研究,在此基础上实现倒立摆实时稳定控制。
关键词 旋转式倒立 状态反馈 最优控制 实时控制
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基于模糊控制的旋转倒立摆系统 被引量:4
7
作者 叶晓燕 傅保川 +2 位作者 王俭 仲嘉霖 杨西侠 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期508-511,共4页
针对倒立摆系统的非线性、不稳定的控制问题,研究了旋转倒立摆系统的构成和数学模型,对旋转倒立摆系统在平衡点附近进行了可控性分析,提出了一种新的基于模糊控制器进行控制的方法,建立了相应的控制规则,进行了实时控制和研究。实验结... 针对倒立摆系统的非线性、不稳定的控制问题,研究了旋转倒立摆系统的构成和数学模型,对旋转倒立摆系统在平衡点附近进行了可控性分析,提出了一种新的基于模糊控制器进行控制的方法,建立了相应的控制规则,进行了实时控制和研究。实验结果表明,该系统具有鲁棒性、稳定性好和算法简单的特点,可以应用在实时性要求较高的场合。 展开更多
关键词 模糊控制 旋转倒立 非线性系统
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旋转倒立摆串级PID低通滤波控制系统的设计 被引量:7
8
作者 张小明 王坤坤 于纪言 《现代电子技术》 北大核心 2020年第4期21-24,共4页
针对非线性、强耦合、多变量和欠驱动的旋转倒立摆不稳定系统,提出基于STM32的串级PID控制系统,在其中加入了一阶低通滤波用来降低位置控制环中的振荡。通过在Matlab的Simulink中搭建模型对其可行性进行验证,并结合共轭梯度法搜索最优PI... 针对非线性、强耦合、多变量和欠驱动的旋转倒立摆不稳定系统,提出基于STM32的串级PID控制系统,在其中加入了一阶低通滤波用来降低位置控制环中的振荡。通过在Matlab的Simulink中搭建模型对其可行性进行验证,并结合共轭梯度法搜索最优PID控制参数。试验结果表明加入一阶低通滤波的串级PID控制器较未加一阶低通滤波其响应时间快约15%,超调量降低约10%,稳态误差降低约30%,位置控制过程中振荡也得到明显改善。通过在搭建的倒立摆实物平台上进行试验进一步证实所提出的控制系统能够实现对倒立摆实时、快速和平稳的控制。 展开更多
关键词 旋转倒立 串级PID 一阶低通滤波控制 控制系统设计 搭建模型 实验仿真
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三级倒立摆系统基于滑模的鲁棒控制 被引量:15
9
作者 张克勤 苏宏业 +1 位作者 庄开宇 褚健 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期404-409,共6页
倒立摆系统被公认为自动控制理论中的一个典型的试验设备 .利用了一种基于滑模的鲁棒控制方法对一个具有单控制输入的三级倒立摆系统进行闭环控制的综合设计及仿真研究 .由于倒立摆系统结构的特殊性以及控制的复杂性 ,传统的状态反馈控... 倒立摆系统被公认为自动控制理论中的一个典型的试验设备 .利用了一种基于滑模的鲁棒控制方法对一个具有单控制输入的三级倒立摆系统进行闭环控制的综合设计及仿真研究 .由于倒立摆系统结构的特殊性以及控制的复杂性 ,传统的状态反馈控制方法很难达到预期的控制效果 ,这种方法不但可以达到所期望的性能要求 ,同时使得倒立摆系统从初始时刻开始就运行在滑模面上 ,从而使系统具有较强的鲁棒性 .仿真结果表明了该控制方法的有效性和可行性 . 展开更多
关键词 三级倒立系统 滑模控制 鲁棒控制 自动控制理论 系统结构 鲁棒稳定性
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倒立摆系统及其智能控制研究 被引量:23
10
作者 郭钊侠 方建安 苗清影 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期122-126,共5页
倒立摆系统是绝对不稳定非线性系统的一个典型范例,如何对其进行有效的控制是控制界的一大热点。这里以各种智能控制理论为基础,对应用于倒立摆系统控制的智能控制方法进行综述,分析了各种方法的特点和联系。最后还就这一领域的研究方... 倒立摆系统是绝对不稳定非线性系统的一个典型范例,如何对其进行有效的控制是控制界的一大热点。这里以各种智能控制理论为基础,对应用于倒立摆系统控制的智能控制方法进行综述,分析了各种方法的特点和联系。最后还就这一领域的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 倒立系统 智能控制 模糊控制 神经网络控制
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倒立摆系统的非线性稳定控制及起摆问题的研究 被引量:19
11
作者 付莹 张广立 杨汝清 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2003年第1期35-37,共3页
对一维倒立摆系统的稳定和起摆进行了深入研究。通过Lie理论对系统进行坐标和输入量的变换 ,实现了系统的局部线性化 ,使得倒立摆系统的稳定控制不再需要对数学模型中的非线性项取近似值。同时采用能量反馈的方法进行倒立摆的起摆控制。
关键词 非线性稳定控制 倒立系统 Lie理论 能量反馈 控制
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倒立摆系统的变结构控制方案 被引量:7
12
作者 姚利娜 王宏 +1 位作者 周靖林 岳红 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期724-727,共4页
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.
关键词 倒立系统 鲁棒控制 变结构控制 镇定 系统参数 控制方案 计算机模拟 问题 变化
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三级倒立摆系统模糊控制器设计及仿真 被引量:18
13
作者 曲建岭 吴文海 孙俊恩 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第3期578-581,共4页
提出了一种借助于系统的线性化模型设计三级倒立摆系统模糊控制器的方法。这种方法将线性系统理论与模糊控制技术相结合,将单一的复杂控制策略转化为多级控制策略嵌套,大大简化了三级倒立摆系统模糊控制器的设计步骤。仿真结果表明,该... 提出了一种借助于系统的线性化模型设计三级倒立摆系统模糊控制器的方法。这种方法将线性系统理论与模糊控制技术相结合,将单一的复杂控制策略转化为多级控制策略嵌套,大大简化了三级倒立摆系统模糊控制器的设计步骤。仿真结果表明,该方法是可行性的。 展开更多
关键词 三级倒立系统 模糊控制 融合函数 作用函数
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基于非线性控制方法的倒立摆系统控制 被引量:12
14
作者 陈谋 姜长生 吴庆宪 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期684-688,共5页
应用非线性系统跟踪控制方法对倒立摆系统的控制进行研究.基于非线性系统控制方法对倒立摆系统摆的镇定问题、台车位置调节问题和鲁棒控制问题设计出了具体的控制器.最后给出了在所设计的各种控制器作用下系统的仿真结果,结果表明所设... 应用非线性系统跟踪控制方法对倒立摆系统的控制进行研究.基于非线性系统控制方法对倒立摆系统摆的镇定问题、台车位置调节问题和鲁棒控制问题设计出了具体的控制器.最后给出了在所设计的各种控制器作用下系统的仿真结果,结果表明所设计的控制器对倒立摆系统的稳定控制具有良好的效果. 展开更多
关键词 倒立系统 非线性控制 滑模控制 神经网络
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基于状态观测器的倒立摆系统控制与实验研究 被引量:9
15
作者 罗忠 赵士鑫 +1 位作者 史志勇 郭立新 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期107-110,共4页
针对具有非线性、强耦合等特性的典型多输入多输出控制实验系统,建立了倒立摆系统的结构模型,阐述了系统的工作原理.提出了一种基于状态观测器的控制器设计方法,并在建立系统模型过程中,采用振动和力学原理对倒立摆系统的相关重要参数... 针对具有非线性、强耦合等特性的典型多输入多输出控制实验系统,建立了倒立摆系统的结构模型,阐述了系统的工作原理.提出了一种基于状态观测器的控制器设计方法,并在建立系统模型过程中,采用振动和力学原理对倒立摆系统的相关重要参数进行了实验测定.通过实验验证了所提出控制方法的有效性,为倒立摆系统稳定性控制、系统设计以及其他相关研究提供了理论依据和方法. 展开更多
关键词 倒立 降维状态观测器 非线性系统 控制
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多级旋转式倒立摆的建模与分析 被引量:7
16
作者 王永 孙颖娥 周烽 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期258-262,共5页
运用刚体的动力学知识对多级旋转式倒立摆系统进行了动力学分析,归纳其规律性,并推导出旋臂及各级摆杆的运动微分方程,从而获得任意级旋转式倒立摆的非线性数学模型。文中还对旋转式倒立摆系统进行了能控性分析。最后利用MATLAB对一级... 运用刚体的动力学知识对多级旋转式倒立摆系统进行了动力学分析,归纳其规律性,并推导出旋臂及各级摆杆的运动微分方程,从而获得任意级旋转式倒立摆的非线性数学模型。文中还对旋转式倒立摆系统进行了能控性分析。最后利用MATLAB对一级、二级旋转式倒立摆的控制进行了仿真,并得到较好的仿真结果。 展开更多
关键词 多级旋转式倒立 建模 非线性数学模型 反馈控制
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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
17
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 倒立实验系统 建模 线性二次型最优控制 系统搭建
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鲁棒H_∞控制在非线性倒立摆系统中的应用 被引量:8
18
作者 李艳辉 李红星 +1 位作者 李建华 闵江喆 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2007年第5期97-100,共4页
倒立摆系统是一个复杂的、非线性的、不确定的高阶系统,是火箭垂直姿态控制、两足行走机器人等控制对象的模型,被广泛用于研究和验证各种控制方法.针对非线性倒立摆系统,给出非线性不确定系统的H∞性能准则,推导出H∞状态反馈控制器存... 倒立摆系统是一个复杂的、非线性的、不确定的高阶系统,是火箭垂直姿态控制、两足行走机器人等控制对象的模型,被广泛用于研究和验证各种控制方法.针对非线性倒立摆系统,给出非线性不确定系统的H∞性能准则,推导出H∞状态反馈控制器存在的充分条件,并将其表达成具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,利用标准的数字软件进行求解.仿真结果表明该方法有效可行. 展开更多
关键词 倒立系统 状态反馈 H∞控制 线性矩阵不等式
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自立倒立摆系统的自摆起及稳定控制 被引量:7
19
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 自立倒立系统 线性二次型最优控制 PD 控制 开关控制
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四级倒立摆系统的模糊控制方法研究 被引量:8
20
作者 肖军 张石 徐心和 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 2001年第6期752-755,共4页
倒立摆系统由于其多变量、非线性和强耦合性等特点而一直成为各国专家学者研究的热点。目前,一级、二级、三级倒立摆都已经有成功控制的实例,而单电机控制的四级倒立摆系统的控制还未见报导。本文首先推导了四级倒立摆系统的数学模型... 倒立摆系统由于其多变量、非线性和强耦合性等特点而一直成为各国专家学者研究的热点。目前,一级、二级、三级倒立摆都已经有成功控制的实例,而单电机控制的四级倒立摆系统的控制还未见报导。本文首先推导了四级倒立摆系统的数学模型,并对倒立摆系统在平衡点附近进行了可控性研究。在此基础上,提出一种基于三维模糊组合变量的控制方法。仿真研究结果证明了所提出控制方法的有效性。 展开更多
关键词 模糊控制 数学模型 四级倒立系统 可控性
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