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当倒立摆的摆角和摆速在一定范围内变化时,分别采用三个模糊集"负、零、正",对倒立摆系统的数学模型方程进行模糊化,得到7条Sugeno型模糊规则,根据系统参数及摆角和摆速的值,得到对应模糊规则下倒立摆系统的数学模型方程,然后对每个区域选择期望的闭环极点,设计出极点配置状态反馈控制器,对倒立摆系统进行控制,仿真结果力证了此方法的有效性。 相似文献
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设计一个虚拟倒立摆实验系统,用于自动化专业基础课的课堂演示和实验教学。首先,在Simulink环境下,建立倒立摆基于状态观测器的反馈控制系统仿真模型;然后,利用Pro/ENGINEER和3DMAX软件建立倒立摆虚拟现实仿真模型;最后,借助于MATLAB虚拟现实工具箱对虚拟倒立摆进行可视化控制,实现虚拟场景和Simulink模型的联合仿真,可以直观地观察控制效果。 相似文献
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倒立摆是控制领域一个经典的实验对象,其系统本身是计算机、机器人、传感器、控制等多种技术的有机结合。由于倒立摆系统本身具有不稳定性、高阶次、多变量、非线性和强耦合等特性,对其进行控制可以形象直观的反映控制器的控制效果。倒立摆作为一个典型的教学和研究设备,可以用于实现各种已有的控制理论和方法,也可以作为新的理论和控制方法的检验工具。同时,倒立摆控制和火箭的姿态控制以及步行机器人的稳定控制有很多相似之处,基于倒立摆实验产生的理论和方法在实际中也将有很多应用。本论文对基于2-DOF（Degree of freedom）倒立摆进行了运动学和动力学分析,得到它的状态方程。 相似文献
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以固高GIP-200L二轴倒立摆实验系统为对象,研究了二轴倒立摆系统的平衡控制问题。首先利用拉格朗日方法建立了二轴倒立摆系统的数学模型,利用极点配置方法进行控制器设计,然后在Matlab环境下利用Simulink对倒立摆系统进行了非线性仿真研究。实验结果表明本文所设计的控制器能够达到倒立摆系统的平衡控制要求。 相似文献
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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. 相似文献
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着重研究倒立摆系统的计算机控制方法 ,其目的是在原有的倒立摆系统的模拟控制基础上 ,进行计算机控制开发。 相似文献
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《实验室研究与探索》2015,(5)
由于直线二级倒立摆系统中,小车和倒立摆速度不能直接测量,所以尝试采用基于输出反馈控制器的鲁棒H∞控制方法对二级倒立摆进行控制。首先,利用Lyapunov稳定性理论并结合LMI技术进行输出反馈控制器的设计,然后在Matlab环境下对倒立摆系统进行仿真研究。实验结果表明,本文所设计的输出反馈控制器是令人满意的。 相似文献
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《实验室研究与探索》2017,(5):79-83
针对现代控制理论实验资源紧张问题,提出一种基于倒立摆机理模型的开放式虚拟仿真系统开发方法。首先,根据装置机理建立倒立摆系统的状态空间模型;然后应用LabVIEW软件绘制倒立摆装置操作界面,并编制后台程序实现其模型仿真;最后利用OPC技术实现虚拟仿真系统变量数据的共享,以方便学生测试控制算法。该仿真系统不但具有良好的人机交互界面,能够较好地模拟真实实验装置,而且具有很好的开放性,为学生自主编程留下了充足空间,有助于其创新能力培养。 相似文献
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状态反馈最优控制器设计及仿真 总被引：1，自引：0，他引：1
阐述了线性二次型状态反馈控制器的原理及设计方法,给出了最优状态观测器的存在条件,以及基于最优观测器的最优控制理论．以一级倒立摆为受控对象,通过Matlab仿真实验研究讨论了加权矩阵Q和R的变化对最优控制系统的影响问题,通过最优控制器与PID控制器控制效果进行比较,得出了最优控制器性能更好的结论． 相似文献
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倒立摆系统是典型的非线性、不稳定系统．设计了一个四维模糊控制器,选择以旋转式倒立摆的角度为优先控制,并建立了相应的控制规则,最后进行了仿真控制的分析,仿真结果表明该系统具有鲁棒性、稳定性好和算法简单的特点,可以应用在控制要求较高的场合． 相似文献
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一阶倒立摆的 PID 控制 总被引：2，自引：0，他引：2
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。 相似文献
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在 FPGA 上设计部署模糊自适应 PID 算法,并针对典型的自动控制对象——直线倒立摆完成稳摆控制,以验证该算法的硬件可实现性。在直线倒立摆模型基础上,运用模糊控制理论对 PID 参数进行自适应整定,再根据模糊 PID 处理过程,结合离散 PID 算法,采用半查表加半计算方式,在 Quartus II 及 Modelsim 平台上完成 Verilog HDL 的硬件编程设计与仿真。通过 Simulink 仿真比较可知,模糊自适应 PID 相对于经典 PID 控制的响应性能指标更优,最后基于 EP4CE6E22C8N 芯片,以较少的资源开销实现了控制器设计。基于 FPGA的模糊自适应 PID 控制器能够充分利用该器件特性,凸显模糊自适应 PID 算法优势,实现对倒立摆的实时控制。 相似文献
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基于固高公司的一级倒立摆设备,设计了一个适用于控制一级倒立摆的结构简单的模糊控制器,并通过MATLAB仿真平台实时控制摆杆的角度和小车的位移。研究结果表明,该算法相对于其它算法具有简单、实时跟踪效果好等特性。 相似文献
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针对现有倒立摆实验平台占地空间大、价格贵,控制器接口封闭等问题,该文设计出结构紧凑,硬件可视化、接口开放化、模块化的倒立摆实验平台。首先建立了直线倒立摆数学模型,并搭建出控制系统仿真模型。然后结合根轨迹法和SISO工具完成位置环和角度环的控制器设计与仿真,同时对控制系统进行仿真与波形分析。构建基于微处理器的直线倒立摆实验平台,最后进行软硬件实验测试与结果分析。实验结果表明,所提出的控制策略可以实现倒立摆直立控制,直线倒立摆实验平台能满足综合性实验教学要求,有利于提高学生设计、应用、创新及解决实际工程问题的能力。 相似文献
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杨纪寿 《柳州职业技术学院学报》2009,9(2):66-70
三级倒立摆系统有8个状态变量,直接设计模糊控制器必然会导致规则爆炸,推理时间过长,控制器的实时性难以满足系统快速性的要求。小车位移以及速度与摆杆角度及摆杆角速度存在很大的耦合关系,融合函数实现了将单一模糊控制策略转化为多级控制策略嵌套,实现输入变量的降维。实验结果表明基于信息融合的模糊控制算法使系统具有良好的动态特性和一定的鲁棒性。 相似文献
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For linear switched system with both parameter uncertainties and time delay, a delay-dependent sufficient condition for the
existence of a new robustH
∞ feedback controller was formulated in nonlinear matrix inequalities solvable by an LMI-based iterative algorithm. Compared
with the conventional state-feedback controller, the proposed controller can achieve better robust control performance since
the delayed state is utilized as additional feedback information and the parameters of the proposed controllers are changed
synchronously with the dynamical characteristic of the system. This design method was also extended to the case where only
delayed state is available for the controller. The example of balancing an inverted pendulum on a cart demonstrates the effectiveness
and applicability of the proposed design methods.
Project (No. 2002CB312200) supported by the National Basic Research Program (973) of China 相似文献