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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 摆起-倒立控制 稳定性 状态空间方程 数字信号处理
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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：1
2
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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旋转式倒立摆计算机控制系统 被引量：12
3
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 旋转式倒立摆 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
4
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 旋转式倒立摆 状态反馈 最优控制 实时控制
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ADRC-GPC算法在旋转倒立摆系统中的应用 被引量：2
5
作者 李俊芳 毕旺琪 +2 位作者 李毅 高强 陈增强 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第9期165-168,共4页
自抗扰广义预测控制(ADRC-GPC)是一种由广义预测控制技术和自抗扰控制技术有机结合的新型控制算法。该算法首先利用扩张状态观测器(ESO)估计出系统的总扰动;其次,引入虚拟控制量以抵消该总扰动作用,使原被控对象系统转化为积分器串联型... 自抗扰广义预测控制(ADRC-GPC)是一种由广义预测控制技术和自抗扰控制技术有机结合的新型控制算法。该算法首先利用扩张状态观测器(ESO)估计出系统的总扰动;其次,引入虚拟控制量以抵消该总扰动作用,使原被控对象系统转化为积分器串联型系统;最后,利用GPC对新系统进行收敛控制。ADRC-GPC不仅可以有效避免传统GPC的在线计算量过大问题,还无须使用状态量的高阶信息,相比传统ADRC大大降低了调参难度。针对一级旋转倒立摆稳定控制问题中的强耦合、非线性等难点,设计了双通道ADRC-GPC融合控制器。仿真实验结果表明:ADRC-GPC控制器能够使一级旋转倒立摆系统达到控制目的,其对多变量非线性不稳定系统具有良好的控制性能。 展开更多
关键词 旋转倒立摆系统 扩张状态观测器 自抗扰控制 广义预测控制 自抗扰广义预测控制
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基于LQR控制算法的动量轮倒立摆设计
6
作者 王俊杰 陈之浩 +1 位作者 方保龙 刘慧 《数字技术与应用》 2024年第9期213-216,共4页
本项目旨在设计并实现一个基于线性二次调节器(LQR)控制算法的动量轮倒立摆系统。系统硬件由2204无刷电机、Deng FOC V3控制器和2个AS5600编码器组成,以16.8 V电压供电。LQR算法通过最小化系统状态和控制输入的加权平方和来提供最优状... 本项目旨在设计并实现一个基于线性二次调节器(LQR)控制算法的动量轮倒立摆系统。系统硬件由2204无刷电机、Deng FOC V3控制器和2个AS5600编码器组成,以16.8 V电压供电。LQR算法通过最小化系统状态和控制输入的加权平方和来提供最优状态反馈控制。本文详细介绍了硬件连接、软件实现和调试方法,并通过串口监视器实时调整LQR参数以优化系统性能。实验结果验证了LQR控制算法在实际应用中的有效性,表明该系统适用于教学和科研中的演示与实验。本项目不仅展示了LQR算法在动态系统中的优化控制能力,而且为控制理论的教学和研究提供了一个实践平台。 展开更多
关键词 LQR算法 倒立摆 控制输入 硬件连接 优化控制 实践平台 无刷电机 优化系统性能
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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 旋转倒立摆 非线性系统
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参数不确定倒立摆系统的EPCH控制与扰动抑制
8
作者 岳聪聪 于海生 吴贺荣 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第11期300-304,共5页
针对倒立摆(IP)系统中存在的参数不确定和外部扰动问题,设计了一种新的基于状态误差端口受控哈密顿(EPCH)的控制方法。基于开环端口受控哈密顿(PCH)模型,利用互联配置、阻尼注入和能量成形(ES)的方法,构造了IP系统闭环EPCH模型。针对IP... 针对倒立摆(IP)系统中存在的参数不确定和外部扰动问题,设计了一种新的基于状态误差端口受控哈密顿(EPCH)的控制方法。基于开环端口受控哈密顿(PCH)模型,利用互联配置、阻尼注入和能量成形(ES)的方法,构造了IP系统闭环EPCH模型。针对IP系统中存在的参数不确定,采用自适应方法设计了自适应参数控制律。通过状态扩展的坐标变换方法,提出了一种新的PI控制律,抑制系统中出现的外部扰动。所提出的控制律都保持了闭环系统的PCH结构,保证了系统渐近稳定。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略与PID控制方法相比,系统的稳态误差更小、抗扰动能力更强、鲁棒性更好。 展开更多
关键词 倒立摆系统 自适应控制 PI控制 状态误差端口受控哈密顿
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旋转式倒立摆的状态变量合成模糊控制 被引量：1
9
作者 李红星 骆柄璋 李刚阳 《北京联合大学学报》 CAS 2006年第4期15-18,共4页
旋转式倒立摆结构简单而模型复杂,采用信息融合的状态变量合成方法,将多变量输入合成为二个输入变量,设计了一种结构简单的模糊控制器。仿真实验结果表明了该方法的有效性,并用于旋转式倒立摆实现了有效的实时控制。
关键词 旋转式倒立摆 状态变量合成 模糊控制器
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旋转式倒立摆系统的极点配置及其仿真
10
作者 贺廉云 《自动化仪表》 CAS 2008年第4期18-22,共5页
旋转式倒立摆系统作为典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统,一直是控制理论与应用的热点问题,不但是验证现代控制理论的典型实验装置,而且其控制方法和思路对处理一般工业过程亦有广泛的用途。通过对旋转式倒立摆系统的研究建... 旋转式倒立摆系统作为典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统,一直是控制理论与应用的热点问题,不但是验证现代控制理论的典型实验装置,而且其控制方法和思路对处理一般工业过程亦有广泛的用途。通过对旋转式倒立摆系统的研究建立了其动力学数学模型,研究了倒立摆系统的极点配置控制策略并运用MATLAB程序对极点配置控制器进行了仿真,通过仿真实验分析表明这种控制方案可行,且效果良好。 展开更多
关键词 旋转式倒立摆 非线性系统 数学模型 极点配置 MATLAB仿真
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基于遗传算法PID的旋转式倒立摆控制 被引量：9
11
作者 柳志远 张湘平 《计算机技术与发展》 2008年第2期180-183,共4页
旋转式倒立摆系统是一个多变量、强非线性、强耦合的不稳定系统,是人们检验、比较各种控制理论和方法的理想试验平台,国内外许多机构对它进行了广泛的研究,如何对其进行有效控制一直是控制界的一大热点。分析了旋转式倒立摆的数学模型,... 旋转式倒立摆系统是一个多变量、强非线性、强耦合的不稳定系统,是人们检验、比较各种控制理论和方法的理想试验平台,国内外许多机构对它进行了广泛的研究,如何对其进行有效控制一直是控制界的一大热点。分析了旋转式倒立摆的数学模型,然后用Matlab建立了它的仿真模型,利用PID控制器对其进行控制。为了避免手工整定PID参数的繁琐过程,用遗传算法对旋转式倒立摆PID控制器的控制参数进行寻优,并以此来控制旋转式倒立摆。仿真结果表明利用遗传算法寻优设计的PID控制器来控制旋转式倒立摆可以获得很好的动态品质和稳定性。 展开更多
关键词 旋转式倒立摆 PID控制器 遗传算法
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旋转式倒立摆的镇定和摆起控制的研究 被引量：5
12
作者 姜倩 管凤旭 《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第3期322-324,共3页
通过对旋转式倒立摆系统的数学模型分析,采用极点配置法对倒立摆系统的镇定控制进行仿真研究,针对摆起控制提出基于经验与能量分析方法.针对旋转式倒立摆实物系统进行实际控制,实验结果表明:提出的控制方法对倒立摆的稳定控制和摆起控... 通过对旋转式倒立摆系统的数学模型分析,采用极点配置法对倒立摆系统的镇定控制进行仿真研究,针对摆起控制提出基于经验与能量分析方法.针对旋转式倒立摆实物系统进行实际控制,实验结果表明:提出的控制方法对倒立摆的稳定控制和摆起控制具有很好的效果. 展开更多
关键词 旋转式倒立摆 镇定控制 摆起控制 极点配置 实时控制
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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：6
13
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
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基于三步法的二级倒立摆系统研究
14
作者 韩光信 胡宇 《河南科技》 2023年第11期30-34,共5页
【目的】为解决二级倒立摆系统非线性和强耦合问题,获得更好的稳定性和控制性,本研究设计一种基于三步法的控制器。【方法】建立二级倒立摆系统的状态空间模型,并划分为三个子系统。按照三步法控制器的设计步骤,对二级倒立摆子系统进行... 【目的】为解决二级倒立摆系统非线性和强耦合问题,获得更好的稳定性和控制性,本研究设计一种基于三步法的控制器。【方法】建立二级倒立摆系统的状态空间模型,并划分为三个子系统。按照三步法控制器的设计步骤,对二级倒立摆子系统进行控制器设计,避免倒立摆系统在整体分析时出现耦合问题。【结果】通过李雅普诺夫函数证明了该控制器的稳定性。【结论】仿真结果证明,该控制器在二级倒立摆系统稳定控制中的有效性,具有更小的超调和平稳的响应过程。 展开更多
关键词 二级倒立摆系统 三步法 稳定控制
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三级倒立摆系统基于滑模的鲁棒控制 被引量：15
15
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 三级倒立摆系统 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
16
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 倒立摆系统 智能控制 模糊控制 神经网络控制
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倒立摆系统的变结构控制方案 被引量：7
17
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 倒立摆系统 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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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
18
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 倒立摆系统 Lie理论 能量反馈 起摆控制
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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
19
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 三级倒立摆系统 模糊控制 融合函数 作用函数
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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
20
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 倒立摆 降维状态观测器 非线性系统 控制器
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