旋转式倒立摆系统的四维模糊控制算法

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．     

基于模糊策略的单级旋转倒立摆控制

单级旋转倒立摆系统是一种典型的非线性、不稳定的控制对象和广泛应用的物理模型。本文介绍了单级旋转倒立摆的构成以及系统结构,并设计了模糊控制器。以加拿大Quanser公司生产的旋转倒立摆系统为研究对象,进行了实验研究。实验结果表明该模糊控制器在动态指标和稳态精度方面都有明显的优越性。     

基于倒立摆系统的模糊控制研究

模糊控制算法应用在控制领域中始于上个世纪中期,经历了40余年发展,其理论算法越来越成熟,并且广泛应用于各个领域.模糊控制的优点是采用语言控制规则,设计控制策略易于接受,缺点是控制量较多时的语言控制规则过多难以实现.针对语言控制规则过多问题,通过最优算法把控制量简化成系统偏差及其变化率,使语言控制规则简化.采用倒立摆系统作为被控对象,通过系统的实时控制波形,验证算法的可行性.     

倒立摆系统的模糊控制研究

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。     

基于 LQR 控制的平面二级倒立摆系统的研究

为实现平面二级倒立摆控制系统的稳定控制,研究设计了基于LQR的控制系统。通过对平面二级倒立摆实际物理结构的分析,建立了基于拉格朗日方程的动力学模型。通过试验确定加权矩阵Q,在理论上验证LQR算法的可行性。在GLPI2001倒立摆实验平台下,验证了LQR控制效果的有效性。     

基于输出反馈控制的二级倒立摆系统

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。     

基于信息融合的模糊控制算法在倒立摆系统中的应用

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。     

平面二级倒立摆的线性二次最优控制

采用Lagrange方程建立了平面二级倒立摆的非线性动力学模型,将其在平衡位置附近进行线性化,得到系统在2个正交控制方向解耦的近似模型。根据最优控制理论设计了系统的线性二次最优调节器,并利用Visual C++6.0和Visual Basic 6.0实现了人机交互,实时控制在多媒体定时器中断服务函数内实现,自主搭建了一套平面二级倒立摆实验平台。系统成功实现稳摆控制,仿真及实验结果表明建立平面二级倒立摆解耦模型的合理性与控制算法的有效性。     

基于Quanser平台的旋转单级倒立摆控制系统的研究与实现

倒立摆系统的稳定控制是控制理论中的典型问题,在倒立摆的控制过程中能够有效反映控制理论中的许多关键问题,如非线性、鲁棒性、跟踪问题等。文章基于Quanser平台,在Matlab/Simulink中搭建了旋转单级倒立摆实时控制系统,对其进行了建模分析,并设计了PID控制器。从仿真结果可以看出,PID控制器实时控制效果较好,倒立摆摆杆角度响应平滑,抖动小。     

自适应模糊PID控制在倒立摆系统中的应用

本文在倒立摆系统的非线性动力学数学模型基础上，设计了一种自适应模糊PID控制器，对PID参数进行动态整定，并对一级倒立摆系统进行了控制研究。通过Simulink仿真实验表明，与传统PID控制方法相比较，其响应速度和超调量等性能指标得到显著改善。     

网络闭环系统的离散模糊控制

针对网络控制系统(NCS)存在时延的情况下如何设计控制器问题,提出了一种新的网络闭环控制系统建模方法-离散模糊T-S模型,并在此模型的基础上应用平行分布补偿原理设计了NCS模糊控制器;应用Lyapunov理论和LMI方法,研究了系统的模糊稳定控制问题,给出了基于线性矩阵不等式的不依赖时滞的状态反馈模糊控制器的设计方法,并获得了NCS模糊控制的稳定充分条件为求解一组线性矩阵不等式;通过仿真验证了该控制方法的有效性。     

自立倒立摆系统的自摆起及稳定控制

首先基于拉格朗日方程建立了自立倒立摆系统的数学模型,然后采用线性二次型最优控制与PD控制相结合的控制方法,并通过设计开关控制来实现2个控制器的切换,最终实现对倒立摆系统的自摆起和稳定控制。     

基于倒立摆系统的自控原理实验设计

自动控制原理是电气信息类学生的一门重要专业课,本文设计了基于倒立摆系统的自控原理辅助教学实验,使理论与实践相结合,有利于学生理解控制理论中的一些重要概念,了解实际系统的控制设计过程。同时可拓展学生的知识面,培养学生科研能力和创新思维能力。实践证明倒立摆教学实验具有很好的辅助教学效果,适于推广到一般二类本科院校的自控原理教学中。     

一级倒立摆的建模、仿真与实时控制

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。     

基于直线倒立摆的自控实验平台研究

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...     

PWM直流闭环调速系统设计

设计了一种基于PWM控制技术的直流电机调速控制系统,采用PID算法,并通过C语言程序实现。反馈装置采用光栅编码器实现,光栅编码器是数字化的转速传感器,输出为频率是电机转速的比例值,用单片机检测脉冲频率计算电机实时转速,形成闭环系统,并用VISUAL BASIC软件完成人机交互的任务。     

LED照明闭环控制实验系统研究

为了满足计算机控制技术课程的研究性教学需求,应用PID算法设计了LED照明闭环控制实验系统。以STC89c52单片机、PCF8591芯片为核心设计LED照明系统的硬件电路,利用Matlab对光通量与占空比、光通量与AD转化后的数字量进行拟合,结合PID算法稳态误差小的特点,实现LED照明在线实时控制,补偿日照不足并且提高光照稳定性。应用表明,该实验系统使学生获得了综合训练,学生实践能力和科学素养获得提高,取得了良好教学效果。     

一种典型闭环PID控制教学实验设计

利用浙江天煌教仪公司THETDA-4型实验教学平台,通过设计帆板倾角控制系统实验,让学生了解工程项目规范化的软硬件设计及调试要求,熟悉闭环电子控制系统的结构,掌握PID控制和PWM方法的应用。实验涉及同步串行IIC通信协议、卡尔曼滤波、基于双定时器的脉冲宽度调制、PID算法、虚拟串口示波器、无字库液晶的取模及驱动、机械结构的制作等,该实验属于一个典型的闭环PID控制综合实验,可作为单片机课程综合设计和大学生电子设计竞赛实训实验。     

环形倒立摆实验教学平台设计

设计制作单片机最小系统板、直流电机驱动电路、旋臂和摆杆位置检测电路等硬件模块,搭建了环形倒立摆实验教学平台。利用欧拉-拉格朗日法分析环形倒立摆数学模型,设计了基于LMI的滑模变结构控制器,通过Matlab仿真和实际测试,最终倒立摆系统能够在平衡位置附近稳定,即旋臂在水平转动面0°处稳定、摆杆保持垂直向上稳定。该平台应用于自动控制相关课程的实验教学中,方便高效,具有较好的实验演示效果,能够提高学生的实验积极性,增强学生的实践动手能力。