旋转倒立摆串级PID低通滤波控制系统的设计

作     者：张小明 王坤坤 于纪言 ZHANG Xiaoming;WANG Kunkun;YU Jiyan

作者机构：南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 河海大学能源与电气学院江苏南京211100 

出 版 物：《现代电子技术》 (Modern Electronics Technique)

年 卷 期：2020年第43卷第4期

页      面：21-24页

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11402121) 

主　　题：旋转倒立摆 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 

摘      要：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。