基于LQR算法的一阶倒立摆控制系统设计与仿真 被引量：1

1

作者 刘昱鑫 沈阳 曹玉波 《吉林化工学院学报》 CAS 2023年第1期49-52,共4页

倒立摆是一种具有多变量、非线性、强耦合的典型欠驱动系统。针对一阶倒立摆控制问题,采用牛顿-欧拉法分析和建立了倒立摆数学模型。基于线性状态反馈设计了LQR控制器,研究了LQR控制器权重系数对控制性能的影响,并基于Simscape环境搭建... 倒立摆是一种具有多变量、非线性、强耦合的典型欠驱动系统。针对一阶倒立摆控制问题,采用牛顿-欧拉法分析和建立了倒立摆数学模型。基于线性状态反馈设计了LQR控制器,研究了LQR控制器权重系数对控制性能的影响,并基于Simscape环境搭建了系统仿真模型。实验结果表明,LQR控制稳定,反应时间快,鲁棒性强。 展开更多

关键词 一阶倒立摆 LQR Simscape 仿真

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一阶倒立摆的PID控制 被引量：12

2

作者 罗晶 陈平 《实验室研究与探索》 CAS 2005年第11期26-28,共3页

倒立摆系统是自动控制理论课的理想实验对象,本文介绍了一阶倒立摆系统的构成和数学模型,设计了PID控制器,在MATLAB环境下进行仿真,并在实验装置上进行了实验。

关键词 实验 自动控制理论 PID控制 MATLAB仿真 一阶倒立摆

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一阶倒立摆系统建模与仿真研究 被引量：5

3

作者 于蕾 方蒽 纪雯 《电子世界》 CAS 2021年第15期25-26,共2页

本文介绍的一阶倒立摆系统建模与仿真,是“系统建模与仿真”课程中的一个重要应用案例,建模过程中考虑以下几个问题:单一刚性铰链、两自由度动力学问题;经典力学的牛顿第二定律或拉格朗日力学的拉格朗日方程;PID控制器的基本架构及各环... 本文介绍的一阶倒立摆系统建模与仿真,是“系统建模与仿真”课程中的一个重要应用案例,建模过程中考虑以下几个问题:单一刚性铰链、两自由度动力学问题;经典力学的牛顿第二定律或拉格朗日力学的拉格朗日方程;PID控制器的基本架构及各环节的作用。倒立摆建模部分主要是根据倒立摆系统的受力分析原理进行研究,结合物理力学及数学知识,完成理论公式的推导、原始模型建立以及模型的简化与模型转换;仿真部分通过MATLAB/SIMULINK软件来完成,一是编写MATLAB程序代码,二是进行SIMULINK仿真。 展开更多

关键词 一阶倒立摆 建模过程 SIMULINK仿真 模型转换 牛顿第二定律 拉格朗日方程 原始模型 倒立摆系统

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基于MATLAB的一阶倒立摆控制系统的建模与仿真 被引量：6

4

作者 阳武娇 《电子元器件应用》 2007年第1期29-31,共3页

讨论了一阶倒立摆控制系统的数学模型及其建立方法,并通过MATLAB的Simulink模型整定出一阶倒立摆双闭环PID控制系统的最优控制参数,最后对该系统的鲁棒性进行了仿真分析。

关键词 MATLAB 一阶倒立摆 控制系统 建模 仿真

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一阶倒立摆控制的仿真研究 被引量：2

5

作者 孙培禄 曲尔光 孔素娟 《山西大同大学学报（自然科学版）》 2009年第4期26-29,共4页

对一阶倒立摆数学模型建立及其稳定性和能控性进行了分析.并使用Matlab仿真软件,对一阶倒立摆的PID控制和LQR控制方法进行了仿真对比.仿真结果说明,LQR控制方法能对多个输入量同时进行控制,控制精度很高,能更快地达到满意的效果.

关键词 一阶倒立摆 PID控制 LQR控制 MATLAB仿真

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基于Matlab的一阶倒立摆系统建模及仿真 被引量：1

6

作者 邢广成 刘娜 王小军 《科技广场》 2012年第4期113-115,共3页

倒立摆系统是一个典型的快速、多变量、非线性、不稳定系统,建立其数学模型研究其稳定性对于很多工程控制有着重大意义。论文采用机理建模法对一阶倒立摆系统进行分析,建立其数学模型。采用Matlab软件进行仿真验证,仿真结果表明,实验结... 倒立摆系统是一个典型的快速、多变量、非线性、不稳定系统,建立其数学模型研究其稳定性对于很多工程控制有着重大意义。论文采用机理建模法对一阶倒立摆系统进行分析,建立其数学模型。采用Matlab软件进行仿真验证,仿真结果表明,实验结果符合实际实验设计,所建立的一阶倒立摆系统的数学模型是有效正确的。 展开更多

关键词 一阶倒立摆 双闭环 模糊控制 仿真

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一种基于鲁棒性设计的一阶倒立摆双闭环控制方法 被引量：4

7

作者 蔡增威 刘德春 张晓华 《自动化技术与应用》 2004年第4期11-15,共5页

本文在利用牛顿运动定律建立起一阶倒立摆数学模型的基础上 ,对精确模型进行了工作点附近的线性化与降阶处理 ;以摆角为内环、小车位移为外环 ,利用鲁棒控制理论设计出确定参数 (摆长L和摆杆质量m)下的内、外环PD控制器 ;

关键词 一阶倒立摆 鲁捧控制

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一阶倒立摆控制器设计 被引量：1

8

作者 刘霞 《科技情报开发与经济》 2009年第18期157-160,共4页

介绍了一阶倒立摆控制器的数学模型和系统的PID控制器的设计思路,阐述了MATLAB仿真以及实物测试。

关键词 一阶倒立摆 控制器 数学模型 PID MATLAB仿真

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一阶倒立摆平衡系统的控制方法研究

9

作者 何思瑶 韦雪 +1 位作者 樊雨琰 杨佩 《电脑知识与技术》 2020年第23期20-22,共3页

一阶倒立摆平衡系统是一个不稳定的、多输入多输出的复杂非线性系统,一阶倒立摆的控制方法有多种不同的类型,不管是在理论还是算法上,研究此类典型倒立摆被控对象都有很重要的意义。本文对一阶倒立摆平衡控制系统中常用的PID控制方法进... 一阶倒立摆平衡系统是一个不稳定的、多输入多输出的复杂非线性系统,一阶倒立摆的控制方法有多种不同的类型,不管是在理论还是算法上,研究此类典型倒立摆被控对象都有很重要的意义。本文对一阶倒立摆平衡控制系统中常用的PID控制方法进行了研究,并比较了PID算法参数整定中经验凑试法、专家控制法、粒子群算法、遗传算法等不同方法的特点和优劣,研究内容对工程设计具有一定的借鉴作用。 展开更多

关键词 一阶倒立摆 平衡系统 控制方法 PID算法

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自动控制原理创新实践教学探究——以基于STM32的一阶旋转倒立摆实验装置设计为例 被引量：2

10

作者 杨秀丽 齐龙 +2 位作者 邢航 魏玉 魏德仙 《中国现代教育装备》 2023年第5期21-24,共4页

结合创新课程需要,以提高自动化类学生的理论结合实践能力为出发点,基于STM32设计并制作了一阶旋转倒立摆实验装置。该装置采用并级双闭环PID控制策略,一个控制旋转臂角度,一个控制摆杆倒立角度,实现了对一阶旋转倒立摆的起摆和稳摆控制... 结合创新课程需要,以提高自动化类学生的理论结合实践能力为出发点,基于STM32设计并制作了一阶旋转倒立摆实验装置。该装置采用并级双闭环PID控制策略,一个控制旋转臂角度,一个控制摆杆倒立角度,实现了对一阶旋转倒立摆的起摆和稳摆控制(起摆时间为3 s,受扰动后的调节时间为0.4 s),并给出了一阶旋转倒立摆装置的总体设计方案、硬件电路和软件设计过程。实践表明,该装置搭建方便,易于理解和掌握知识点,适合于自动化类学生学习使用,可以有效调动学生的学习积极性,培养其深入思考能力,激发其创新思维。 展开更多

关键词 实践教学 一阶旋转倒立摆 PID控制 STM32

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倒立摆控制系统优化与实时仿真 被引量：2

11

作者 刘佳伟 宋楠 +1 位作者 董文琦 曹玉波 《化工自动化及仪表》 CAS 2023年第4期453-458,共6页

以一阶直线倒立摆为研究对象,基于牛顿第二运动定律,在惯性坐标系内分析和建立倒立摆状态空间表达式数学模型,设计并实现了基于经典PID控制器、状态反馈控制器和全维状态观测器的状态反馈控制器的倒立摆控制系统。通过MATLAB脚本语言实... 以一阶直线倒立摆为研究对象,基于牛顿第二运动定律,在惯性坐标系内分析和建立倒立摆状态空间表达式数学模型,设计并实现了基于经典PID控制器、状态反馈控制器和全维状态观测器的状态反馈控制器的倒立摆控制系统。通过MATLAB脚本语言实现了倒立摆实时仿真与控制系统,结果表明:优化后的全维状态观测器的状态反馈控制器运行效果更优,仿真结果与实际设备运行状态基本吻合。 展开更多

关键词 一阶倒立摆 全维状态观测器 状态反馈控制器 PID控制器 脚本编程 实时仿真

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基于固定时间降维观测器的倒立摆最优镇定控制 被引量：1

12

作者 马益超 李斌 杨婷婷 《湖州师范学院学报》 2023年第2期71-78,共8页

对具有非线性、多变量特性的一阶倒立摆系统镇定控制问题进行研究.设计一种基于固定时间降维观测器的最优镇定控制算法.针对实际的倒立摆速度信息与角速度信息不可测的问题,设计固定时间降维观测器,在降低观测器系统维数的同时,相较于... 对具有非线性、多变量特性的一阶倒立摆系统镇定控制问题进行研究.设计一种基于固定时间降维观测器的最优镇定控制算法.针对实际的倒立摆速度信息与角速度信息不可测的问题,设计固定时间降维观测器,在降低观测器系统维数的同时,相较于传统的固定时间算法,其观测误差收敛时间可以任意配置,且与系统初值无关;设计最优控制性能指标函数并调节指标权重,结合降维观测器的状态反馈,实现倒立摆LQR最优镇定控制.Matlab仿真结果表明,该观测器算法与控制策略具有一定的有效性.通过中科深谷的一级倒立摆实物平台验证了该算法的实用性. 展开更多

关键词 一阶倒立摆 降维观测器 固定时间观测器 LQR

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一阶旋转倒立摆输出反馈控制 被引量：7

13

作者 于树友 褚建新 王银敏 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2020年第3期165-170,199,共7页

通过Lagrange方程建立倒立摆系统的模型,在平衡点处对模型线性化;由于摆杆及旋转臂的角速度不可测量,研究了一阶旋转倒立摆在不稳定平衡点处的状态观测器设计问题;分别采用极点配置和线性二次型最优控制策略设计了平衡控制器;采用能量... 通过Lagrange方程建立倒立摆系统的模型,在平衡点处对模型线性化;由于摆杆及旋转臂的角速度不可测量,研究了一阶旋转倒立摆在不稳定平衡点处的状态观测器设计问题;分别采用极点配置和线性二次型最优控制策略设计了平衡控制器;采用能量控制策略设计了一阶旋转倒立摆的起摆控制器。采用Matlab/Simulink工具完成了仿真环节,并在实验中成功实现了对倒立摆的平衡控制和起摆控制,验证了平衡控制器和起摆控制器的有效性。该实验应用于自动控制相关课程教学,方便高效,具有较好的实验演示效果。 展开更多

关键词 一阶旋转倒立摆 观测器 平衡控制 起摆控制 输出反馈

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基于极点配置的倒立摆控制器设计 被引量：2

14

作者 罗刘敏 刘晓青 +1 位作者 谢娟娟 余德富 《电脑知识与技术（过刊）》 2015年第11X期181-182,191,共3页

针对一阶倒立摆系统的平衡问题,提出了一种基于极点配置的控制器设计方法。为了满足系统稳定性和各种动态性能指标,选取了合适的状态反馈矩阵,并通过MATLAB进行了仿真验证。仿真结果表明:小车和摆杆最后都能快速的回到平衡位置。

关键词 一阶倒立摆 极点配置 状态反馈 控制器 MATLTAB

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20-sim与Matlab交互实现倒立摆系统的稳定性分析 被引量：1

15

作者 帕孜来·马合木提 张健 《自动化技术与应用》 2009年第9期11-14,共4页

本文简要介绍了20-sim软件的主要功能、编程环境和仿真方法。在讨论倒立摆系统是自动控制理论专业的理想实验对象的基础上,介绍了一阶倒立摆系统的构成和数学模型,提出利用20-sim软件对倒立摆系统的稳定性进行判断,在此基础上,应用自动... 本文简要介绍了20-sim软件的主要功能、编程环境和仿真方法。在讨论倒立摆系统是自动控制理论专业的理想实验对象的基础上,介绍了一阶倒立摆系统的构成和数学模型,提出利用20-sim软件对倒立摆系统的稳定性进行判断,在此基础上,应用自动控制技术中的最优状态反馈控制,利用SIDOPS+仿真语言将20-sim与Matlab相结合进行仿真,理想地显示了控制效果。 展开更多

关键词 20-sim软件 一阶倒立摆 建模与仿真 SIDOPS+仿真语言

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基于Matlab和Automation Studio的倒立摆控制仿真 被引量：2

16

作者 罗文韬 《农业开发与装备》 2017年第7期63-67,共5页

针对一级倒立摆的控制问题使用状态反馈极点配置、PID方法控制、线性二次型最优调节器三种方法,使用Matlab和Automation Studio(AS)软件进行了建模和仿真,实现了一阶倒立摆的稳定控制。在建立完善的模型中,使用阶跃信号、正弦信号、脉... 针对一级倒立摆的控制问题使用状态反馈极点配置、PID方法控制、线性二次型最优调节器三种方法,使用Matlab和Automation Studio(AS)软件进行了建模和仿真,实现了一阶倒立摆的稳定控制。在建立完善的模型中,使用阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、噪声信号等进行了测试,测试结果表明,倒立摆系统可实现稳定控制。 展开更多

关键词 一阶倒立摆 稳定 仿真

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