一种倒立摆稳定反馈系统的设计与仿真

为达到倒立摆的稳定控制,在建立倒立摆状态反馈系统数学模型的基础上,应用状态反馈控制配置系统极点设计倒立摆系统的控制器,从而实现其状态反馈。基于此,利用MATLAB软件对倒立摆的运动进行计算机仿真,仿真结果表明,所设计的方法可使系统稳定工作并具有良好的动静态性能。     

一级倒立摆仿真模型的建立

针对一级倒立摆系统,首先利用牛顿力学的知识建立了数学模型,然后利用Simulink及其封装功能建立了倒立摆系统的仿真模型,使模型更具灵活性,给仿真带来很大方便。     

基于滑模变结构控制的二级倒立摆实验仿真研究

针对二级倒立摆系统的快速响应及其稳定和鲁棒控制问题,以直线二级倒立摆为研究对象,在建立其非线性数学模型的基础上,利用极点配置方法设计了滑模变结构控制器。将所设计的控制器应用到二级倒立摆系统,实验仿真表明,该控制策略实现了对二级倒立摆系统的实时跟踪控制,系统具有较好稳定控制和较强抗干扰能力。     

环形单级倒立摆系统的优化跟踪控制

倒立摆系统是一个典型的、非线性、不稳定的系统,对倒立摆的控制无论是在理论上还是在有深远的意义。该论文以固高科技环形一级倒立摆试验台装置为平台,建立系统数学模型,重点是利用线性二次最优控制方法,设计出相应的LQR控制器,并对其进行参数优化,使倒立摆系统摆杆摆起并在水平位置附近以较小的角度摆动,同时使连杆在垂直向上的位置保持稳定,然后将控制过程在MATLAB软件上进行仿真,并通过实验实时控制环形倒立摆系统的稳定,实验结果验证了本文提出的控制方法的正确性和可行性。     

基于模糊逻辑控制的倒立摆系统

本文针对垂直型单支点旋转式倒立摆系统进行研究.设计了倒立摆系统的机械结构,利用模糊控制与神经网络相结合的方法实现控制,仿真结果表明用模糊控制与神经网络相结合的方法实现对复杂的、无法建立精确数学模型的系统控制优于传统方法.     

基于视觉差反馈的三级倒立摆控制过程改进分析

为更有效对三级倒立摆进行稳定控制,提出了基于视觉差反馈的倒立摆控制系统。首先,通过摄像机采集倒立摆运动过程中的实时图像信息,采用Harris算法的角点匹配方法对倒立摆运动视觉图像信息进行识别匹配;然后,建立三级倒立摆系统的数学模型描述物理量和变量之间的联系,得到系统输出量后对系统进行控制,通过引入线性二次型最优控制方法,对倒立摆起摆过程及稳摆过程进行控制并达到平衡稳定的状态。实验证明,利用视觉反馈对三级倒立摆进行实时监测及控制,实现了对控制理论的智能化,为三级倒立摆控制理论的研究提供依据。     

倒立摆数学模型及其模糊控制实现

本文明确控制目标,以二级倒立摆为例,在建立了倒立摆的数学模型的基础上,对其进行求解,采用模糊控制的方法,引入带自调整函数的模糊控制器,通过参数调整,达到最优的控制效果。     

小车倒立摆系统的H∞控制研究

<正>本文针对小车倒立摆系统在控制过程中存在的不确定性和外部扰动,提出了一种H∞鲁棒LQR控制器。首先,建立I级小车倒立摆的线性数学模型;然后,分别基于Riccati方程和LMI算法设计H∞鲁棒LQR控制器;最后,进行了仿真验证与分析。研究结果表明,H∞鲁棒LQR控制方法不仅调节时间短,而且能补偿系统所受到的内外干扰,保证了系统的鲁棒性和稳定性,较好地满足了系统性能要求。     

一阶倒立摆控制器的设计

运用牛顿动力学方法对一阶倒立摆进行了数学建模,并利用极点配置的方法设计了控制器,最后在MATLAB环境下进行了仿真研究。仿真结果表明,该方案可以得到较为满意的结果。     

球杆倒立摆先进控制仿真系统设计与实现

倒立摆装置和球杆系统被公认为自动控制理论中的典型实验设备,也是控制理论教学和科研中不可多得的典型物理模型。二者结合而成的球杆倒立摆系统更是高阶次、不稳定的非线性系统。本文设计了基于MATLAB的该装置的先进控制仿真系统,采用开放式的体系结构,设计了包括几种先进控制算法、用户界面菜单、动画效果演示、运动曲线绘制等功能的仿真系统。可以用来进行教学实验。检验各种控制方法的控制效果。     

Controlling the variable length pendulum: Analysis and Lyapunov based design methods

The analysis and design of methods to damp the swing of the variable length pendulum by adjusting its length are presented here. To analyze the theoretical limits of such Coriolis force based damping, a comprehensive open-loop numerical analysis is performed for a two-dimensional model having the string length as the controlled input. Further, for a four dimensional model, having the force applied to the string as the controlled input, a smooth static state feedback controller is designed using backstepping. Results are verified both in simulations and through extensive laboratory experiments, and compared with previously published results achievable using an identical experimental setting.     

Boost三电平直流变换器控制回路的研究

本文分析了Boost三电平直流变换器的工作原理,建立了数学模型,根据反馈控制理论设计出调节器的参数,最后建立了Boost三电平闭环控制系统。实验结果表明该数学模型和调节规律具有一定的合理性。     

Advanced controller synthesis for fuzzy parameter varying systems

A novel nonlinear time-varying model termed as the fuzzy parameter varying (FPV) system is proposed in this research, which inherits both advantages of the conventional T-S fuzzy system in dealing with nonlinear plants and strengths of the linear parameter varying (LPV) system in handling time-varying features. It is, therefore, an attractive mathematical model to efficiently approximate a nonlinear time-varying plant or to serve as a type of time-varying controller. Using the full block S-procedure, sufficient stability conditions have been derived in the form of linear matrix inequalities (LMIs) to test quadratic stability of the open-loop FPV system. Moreover, sufficient conditions have been derived on synthesizing both state feedback and dynamical output feedback fuzzy gain-scheduling controllers that can stabilize the FPV system. An inverted pendulum with a variable length pole is utilized to demonstrate advantages of the FPV system compared to the conventional T-S fuzzy system in representing a practical time-varying nonlinear plant and to validate the controller synthesis conditions.     

万有引力常数G的精确测量

采用长周期、高Q值的扭秤,并选择恒温、隔振、电磁屏蔽以及外界引力干扰小的实验环境,从而有效克服传统扭秤实验中扭丝的滞弹性和热弹性等影响,采用扭秤周期法在 1 0 5× 1 0 - 6相对精度上测量万有引力常数G。为了进一步提高G的测量精度,还系统研究了精密扭秤实验的各种系统误差及其对G的影响     

基于PID算法的旋转倒立摆系统设计

倒立摆系统本身是一个非线性控制系统,具有多变量、高阶次、强耦合以及严重不稳定的特点。主要任务是设计一个基于PID算法的旋转倒立摆控制系统,利用单片机运用PID算法对系统进行控制,能够使旋转倒立摆的摆杆快速达到倒立平衡状态并具有一定的抗干扰能力。     

基于嵌入式控制器的直线倒立摆最优控制研究

倒立摆系统是典型的非线性、多变量、强耦合的系统,广泛应用于对各种控制理论和控制策略的有效性的检验。文中仅使用固高公司提供的伺服电机驱动器和倒立摆本体,另行设计了ARM控制器、信号连接电路,编写了运动控制函数库,搭建了一套基于ARM控制器和Linux系统的倒立摆控制系统,并在该实验平台使用PID,极点配置,LQR等算法完成仿真实验,并运用LQR对实际系统进行控制,实现了良好的控制效果。     

Design and modeling of the CVT for adjustable inerter

In this paper we investigate an inerter equipped with a prototype continuously variable transmission (CVT) designed for the novel tuned mass damper. Inerter enables stepless changes of inertance via varying transmission ratio of the CVT. The main difference from classical inerter is addition of CVT, hence we present its design and properties in details. Motion of the proposed CVT is oscillatory and we test it for the actual working conditions. We derive the mathematical model of the system that include dissipation via dry friction. We analyse the actual transmission ratio, internal motion resistances and identify the inertia of CVT components using energy conservation method and validate further. Finally, we apply actual working conditions and compare the experimental and numerical exciting torques of the CVT. We obtain good agreement between them, hence the proposed model is robust and gives reliable results.     

基于OSG与粒子系统的气候特效模拟研究

气候特效的模拟在视景仿真系统、计算机游戏、三维动画中有着广泛的应用,它可以大大提高三维场景的真实感。粒子系统是模拟气候特效的有效方法。介绍了粒子系统相关原理、粒子的数学模型以及自定义粒子系统的创建,并运用OSG技术与粒子系统,以雨雪雾为例模拟了自然景物中的气候特效。实验结果证明,基于OSG的自定义粒子系统能够更加真实地模拟气候特效,仿真效果逼真,适合在高仿真度的环境下使用。