基于Simulink与CoppeliaSim一级倒立摆建模与仿真

倒立摆是一种典型的欠驱动算法验证平台,针对倒立摆稳摆控制性能差、起摆与稳摆过渡不平滑问题,设计了一种基于能量的起摆和基于LQR的稳摆控制器。首先,根据牛顿力学和拉格朗日法建立了倒立摆的数学模型,分别设计了能量起摆控制律和LQR稳摆控制律;然后,在Simulink环境中搭建以上控制律,并在CoppeliaSim中建立了倒立摆的可视化实体模型;最后,利用Simulink与CoppeliaSim进行联合动态可视化仿真实验,实现倒立摆控制器的快速开发。仿真结果表明,该控制器可实现平滑过渡,且鲁棒性好、响应快;与现有纯数学模型仿真相比,实体物理模型仿真更加贴合真实的系统,具有现实指导意义,为倒立摆控制器的开发提供一种新思路。