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基于自适应模糊PID的二级倒立摆控制方法

火力与指挥控制 2022年第2期47卷 108-113页

作者：常昊天李小兵钟伟杰空军工程大学研究生院西安710051 空军工程大学防空反导学院西安710051

为了提高平面二级倒立摆模型控制过程的动态、静态性能及对控制器参数的自适应整定能力和抗干扰能力,提出一种将PID控制与模糊控制相结合的自适应控制算法。应用拉格朗日方程建立平面二级倒立摆数学模型。根据实际经验确定模糊隶属度函... 详细信息

为了提高平面二级倒立摆模型控制过程的动态、静态性能及对控制器参数的自适应整定能力和抗干扰能力,提出一种将PID控制与模糊控制相结合的自适应控制算法。应用拉格朗日方程建立平面二级倒立摆数学模型。根据实际经验确定模糊隶属度函数并建立模糊规则表。通过计算误差和误差变化率设计自适应模糊PID控制器。为设计的控制器建立仿真模型,并与PID、模糊、LQR等控制方法对比实验性能。仿真结果表明:建立的自适应模糊PID控制器的超调量、调节时间更小,上、下摆角及位移的摆动幅度低,控制精度更高,且系统抗噪能力强,鲁棒性良好。验证了所提方法的理论正确性和控制算法的有效性。

关键词：二级倒立摆模糊 PID 控制自适应控制抗干扰

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基于二级倒立摆的数学建模及系统性能分析

机械设计 2023年第7期40卷 137-142页

作者：吉红王颖丽赵忠义孙宏图天津渤海职业技术学院机电工程学院天津300402 天津市焊接研究所有限公司天津300110

基于二级倒立摆非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的高阶系统特点,文中采用Lagrange数学建模方法对二级倒立摆模型数学建模并进行系统分析。分析二级倒立摆系统结构及阐述其工作原理,并基于Lagrange方程建立该系统的非线性模型;考虑... 详细信息

基于二级倒立摆非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的高阶系统特点,文中采用Lagrange数学建模方法对二级倒立摆模型数学建模并进行系统分析。分析二级倒立摆系统结构及阐述其工作原理,并基于Lagrange方程建立该系统的非线性模型;考虑系统工作特点对建模过程中次要因素进行忽略,并在此基础上对数学模型线性化处理;对二级倒立摆模型的稳定性、可控性及可观性进行分析。结果表明:二级倒立摆模型是一个单输入多输出系统,具有高度不稳定性,但具有良好的可控性和可观性,这为二级倒立摆模型的控制系统研究奠定了坚实的理论基础。

关键词：二级倒立摆数学建模线性化可控性可观性

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二级倒立摆系统的变结构控制实现

西北工业大学学报 2002年第3期20卷 410-413页

作者：丁景涛周凤岐西北工业大学航天工程学院陕西西安710072

建立了一套实验系统 ,实现了对二级倒立摆这个复杂的非线性对象的控制。针对系统本身存在许多不能准确建模的因素 ,设计了变结构控制器。实验结果表明 ,控制器设计是成功的。

关键词：变结构控制二级倒立摆鲁棒性控制系统数学模型

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逆系统轨迹控制二级倒立摆自动摆起

大连理工大学学报 2011年第6期51卷 896-903页

作者：张永立程会锋李洪兴大连理工大学电子信息与电气工程学部辽宁大连116024

将逆系统轨迹控制应用于二级倒立摆的自动摆起控制系统,离线求解非线性方程两点边值问题,得到系统的参考轨迹;采用逆系统前馈控制和基于H∞控制的增益调度反馈控制对参考轨迹进行精确跟踪,实现二级倒立摆的自动摆起;当两摆杆摆起到竖直... 详细信息

将逆系统轨迹控制应用于二级倒立摆的自动摆起控制系统,离线求解非线性方程两点边值问题,得到系统的参考轨迹;采用逆系统前馈控制和基于H∞控制的增益调度反馈控制对参考轨迹进行精确跟踪,实现二级倒立摆的自动摆起;当两摆杆摆起到竖直倒立位置后,采用变增益H∞反馈控制器进行稳定控制.仿真实验结果表明,该方案在较短的摆起时间内实现了二级倒立摆两摆杆的自动摆起,稳定性和鲁棒性明显提高.

关键词：二级倒立摆逆系统前馈控制两点边值问题变增益H∞反馈控制

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二级倒立摆状态反馈控制器设计优化方法

控制工程 2012年第3期19卷 462-466页

作者：彭秀艳胡忠辉姜辉哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

设计了一种二级倒立摆的状态反馈控制器。研究了一种基于单纯形算法的参数优化方法。首先给出了二级倒立摆系统模型并分析了系统特性,设计了状态反馈控制器,提出基于ITAE(Integrated Time&Absolute Error)性能指标应用单纯形优化方法对... 详细信息

设计了一种二级倒立摆的状态反馈控制器。研究了一种基于单纯形算法的参数优化方法。首先给出了二级倒立摆系统模型并分析了系统特性,设计了状态反馈控制器,提出基于ITAE(Integrated Time&Absolute Error)性能指标应用单纯形优化方法对状态反馈控制参数进行优化设计,以快速准确地得到状态反馈阵,并利用固高GLIP2002型直线倒立摆系统进行仿真分析和二级倒立摆系统控制实验,实现了二级倒立摆优化控制。提出的一种如何寻找使系统稳定且具有较好性能的状态反馈控制参数这一控制领域重要问题的解决方法,避免了极点配置法手动试凑方法调试参数困难的问题,对非线性、强耦合运动体的控制具有理论意义和应用价值。

关键词： ITAE性能指标单纯形优化算法二级倒立摆状态反馈极点配置

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二级倒立摆最优控制器的设计与实现

弹箭与制导学报 2005年第SD期25卷 855-859页

作者：王玉珅李新飞吕开东哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001

建立了一套完整的二级倒立摆的实物系统。使用力学分析中的拉格朗日方程完成了二级倒立摆系统的数学建模。基于 LQR 方法对此二级倒立摆系统设计了一个最优控制器,并给出了一种选择加权阵 Q 和 R的经验方法。在 Simulink 环境下完成了... 详细信息

建立了一套完整的二级倒立摆的实物系统。使用力学分析中的拉格朗日方程完成了二级倒立摆系统的数学建模。基于 LQR 方法对此二级倒立摆系统设计了一个最优控制器,并给出了一种选择加权阵 Q 和 R的经验方法。在 Simulink 环境下完成了二级倒立摆控制系统的仿真,并成功实现了二级倒立摆的长时间稳定控制。结果表明:二级倒立摆控制器的设计是成功的,它对外部干扰及建模未考虑因素都有较强鲁棒稳定性能。

关键词：二级倒立摆拉格朗日方程最优控制加权阵

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基于模糊控制理论的二级倒立摆控制算法

西安电子科技大学学报 2006年第1期33卷 111-115页

作者：过润秋洪旭苏旺旺西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

采用模糊控制理论研究了二级倒立摆控制问题.运用最优控制方法设计了融合函数以降低模糊控制器的输入变量维数,大大减少模糊控制的规则数,并研究了量化因子对控制效果的影响,通过设置阈值使量化因子可自动调节,进而提高模糊控制器的性... 详细信息

采用模糊控制理论研究了二级倒立摆控制问题.运用最优控制方法设计了融合函数以降低模糊控制器的输入变量维数,大大减少模糊控制的规则数,并研究了量化因子对控制效果的影响,通过设置阈值使量化因子可自动调节,进而提高模糊控制器的性能品质.仿真和实验结果都证明这种模糊控制算法规则数少,响应速度快,有良好的稳定性和鲁棒性.

关键词：二级倒立摆模糊控制融合函数量化因子

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二级倒立摆的奇异摄动分频控制

控制工程 2016年第5期23卷 682-686页

作者：黄小丽吴中华南通科技职业学院机电工程系江苏南通226007 南通科技职业学院信息工程系江苏南通226007

首先分析了采用拉格朗日方法建模的二级倒立摆系统,并建立其奇异摄动系统模型,然后根据奇异摄动分频控制的特点,用奇异摄动快慢子系统的分解方法,得出二级倒立摆的快慢子系统。根据不同频段的频率特性采用合理的控制器设计,再进行恰当... 详细信息

首先分析了采用拉格朗日方法建模的二级倒立摆系统,并建立其奇异摄动系统模型,然后根据奇异摄动分频控制的特点,用奇异摄动快慢子系统的分解方法,得出二级倒立摆的快慢子系统。根据不同频段的频率特性采用合理的控制器设计,再进行恰当的组合得到整个系统的稳定控制器。最后,将其控制效果和传统的H∞控制器效果进行对比,得出奇异摄动分频控制应用在倒立摆系统上的有效性。

关键词：奇异摄动分频控制二级倒立摆控制器

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二级倒立摆的泛逻辑稳定控制研究

计算机工程与应用 2007年第36期43卷 82-85页

作者：刘丽何华灿贾澎涛林卫西北工业大学计算机学院西安710072 西安科技大学计算机系西安710072

针对二级倒立摆的稳定控制问题,提出了一种以泛逻辑学为逻辑基础的控制器,控制器以任意区间[a,b]上的零级泛组合运算模型为核心决策部件,决策过程中考虑到输入变量之间的关系、输入量的测量误差,并允许决策门限连续可变。对二级倒立摆... 详细信息

针对二级倒立摆的稳定控制问题,提出了一种以泛逻辑学为逻辑基础的控制器,控制器以任意区间[a,b]上的零级泛组合运算模型为核心决策部件,决策过程中考虑到输入变量之间的关系、输入量的测量误差,并允许决策门限连续可变。对二级倒立摆实物系统的泛逻辑稳定控制实验和抗干扰实验,以及同模糊控制方法和线性二次型最优状态调节器控制效果的比较证明了该方法的有效性和优越性。

关键词：泛逻辑控制器泛组合运算模型二级倒立摆