限位条件下直轨倒立摆摆起控制量的分析研究

目的研究直轨倒立摆在导轨限位条件下摆起控制问题,为倒立摆的摆起控制策略提供参考。方法利用达朗贝尔原理建立倒立摆在导轨限位下倒立摆的系统力学模型,根据现有的倒立摆数据在摆杆处于最低点进行短时加载计算,并从实验观测出发,以摆起终点为目标,对摆起控制量进行优化。结果对倒立摆系统进行短时加载,倒立摆系统经过14次正反向的加载,成功实现了在6.14 s内对倒立摆系统的摆起控制工作。结论直轨倒立摆在导轨限位条件下,对其进行短时加载,可以实现倒立摆的摆起控制,有效降低了倒立摆系统控制量出现冗余情况,提高了倒立摆系统的摆起控制效率。

基于混合遗传算法的力矩受限圆轨二级倒立摆摆起控制

为了实现力矩受限时圆轨二级倒立摆非线性系统的摆起控制,提出了一种新的开环优化控制策略.该策略通过在规定的时间内向系统施加一前馈控制序列,使上、下摆杆从自然悬垂位置摆到倒立点位置并使速度为零.为了获得最优摆起控制序列,采用混合遗传算法进行优化计算,通过编码操作解决控制力矩受限问题.仿真实验证明,该策略是有效和可行的,并为其他非线性多变量系统的控制提供了有效方法.

二级倒立摆摆起控制的研究

通过对二级倒立摆系统的理论分析,研究二级摆从自然悬垂位置摆到倒立点位置的摆起控制问题,提出了基于动态设计变量优化算法的复杂非线性系统控制策略.仿真实验证明,该策略可成功地实现圆轨和直轨两种二级倒立摆的摆起控制,并且算法具有较快的收敛速度和较高的计算精度.

基于动觉图式的平面倒立摆摆起控制

为实现平面倒立摆非线性系统的摆起控制,提出了一种基于动觉图式的仿人智能控制策略·该策略通过系统在线特征辨识与特征记忆,开闭环相结合的多模态控制以及直觉逻辑推理机制,使倒立摆摆杆从稳定平衡点摆起到不稳定平衡点并稳定不倒·仿真实验的结果证明:这种定性推理与定量控制相结合的智能控制器可以对具有复杂非线性、强耦合、自然不稳定特性的平面倒立摆系统实现摆起控制,同时也为其他非线性多变量系统的控制提供了有效方法·

旋转倒立双摆摆起控制量的动态设计变量优化

倒立摆的摆起过程是复杂的非线性力学与控制的综合问题,当力学模型和参数确定时,寻求有效方法计算控制律函数是实现摆起的关键。本文以倒立双摆模型为研究对象,将动态设计变量优化方法引入对摆起开环控制律的分析,编制计算机程序进行数值仿真,确定了控制律函数与状态量随时间变化的状态,为复杂强非线性系统的控制提出了一种有效方法。

基于能量反馈的圆轨倒立摆摆起控制

基于拉格朗日方程建立圆轨倒立摆单摆模型,根据能量反馈控制理论,设计圆轨倒立摆摆起控制器,从而使摆杆从稳定平衡点摆起到不稳定平衡点并稳定不倒。采用具有流水线指令结构CIP-51控制器内核的C8051单片机实现控制算法。实验结果表明,采用能量反馈控制器可以对具有复杂非线性、强耦合、自然不稳定特性的倒立摆系统实现摆起控制,摆起效果良好。同时也为其他非线性多变量系统的控制提供了有效方法。

旋转式倒立摆的镇定和摆起控制的研究

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.

基于能量的倒立摆系统摆起控制的研究

倒立摆系统作为控制理论研究中的一种较为理想的实验手段,是检验控制策略效果的不可或缺的工具,也是控制界中研究的热点。本文对各种控制方法在倒立摆的摆起控制设计中的应用以及摆起控制与稳摆控制的切换做了分析,并对倒立摆系统的研究前景做了展望。

圆轨单级倒立摆摆起过程控制

研究圆轨单级倒立摆摆起控制问题 ,以离散控制律为设计变量 ,以终点约束条件为目标函数 ,提出了倒立摆摆起控制律的优化算法。对控制律进行编程计算 ,成功地实现了圆轨单级倒立摆的快速摆起。仿真计算结果表明了所提出方法的有效性和可行性。

环形一级倒立摆摆起及稳定控制研究

本文通过拉格朗日方程推导出环形一级倒立摆系统的数学模型,用能量方法对该模型进行摆起控制;在倒立摆成功摆起后,在倒立平衡点对系统模型进行线性化,并用线性二次型最优控制(LQR)算法对倒立摆线性化模型进行稳定控制。仿真结果表明本文给出的控制方法是有效的。

力矩受限圆轨二级倒立摆系统非线性摆起过程控制

目的研究了力矩受限时圆轨二级倒立摆摆起控制量确定的最优化算法,实现圆轨二级倒立摆非线性系统摆起过程有效控制.方法对于设定的摆起时间,进行时间分段,以每个时间段上控制量为设计变量,以与设计变量相关的终点约束条件为目标函数,将控制量受限条件构造在复杂嵌套的目标函数中,建立了摆起过程控制量计算的最优化方法.结果编制出力矩受限时圆轨二级倒立摆摆起的开环控制量程序与控制量确定,采用计算出控制量实现了摆起过程仿真控制,并成功地实现了圆轨二级倒立摆摆起的实物摆起控制.结论通过力矩受限时倒立摆摆起控制量分析与实物摆起控制实现,表明所提出方法有效性和可行性,为复杂强非线性系统的过程控制提出依据.

倒立单摆摆起开环控制律的最优化算法

基于最优控制理论,研究了倒立单摆非线性系统过程控制问题·建立了带惩罚条件的摆起过程开环控制律计算的最优化算法·同一般数值方法相比,这种算法在每步优化计算中,以最优步长取代了固定步长,因此可以确定每个时间段上的精确控制量·编制了倒立单摆摆起过程控制律的计算程序,并进行倒立单摆摆起过程仿真分析·结果表明这种算法可以获得高精度的控制律,它将为非线性系统过程精确控制提供条件·

小车三级摆摆起倒立的仿人智能控制

运用仿人智能控制 (HSIC)理论的方法 ,研究了直线小车三级摆系统 (CTPS)的摆起倒立控制问题 .通过对CTPS运动的物理过程分析 ,模仿人控制器的特点 ,设计了CTPS的HSIC控制器的动觉智能图式 .在摆起倒立过程中 ,HSIC控制器通过对三级摆杆间运动姿态特征的感知和基于特征识别的多模态控制 ,使CTPS各级摆杆之间始终具有较小的相对运动趋势和较小的相对角度差 ,成为一个动态的“拟小车单摆”系统 .小车三级摆摆起倒立控制的仿真实验成功验证了该方法的有效性 .

基于DSP的旋转式倒立摆控制系统

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 .

三连杆单杠体操机器人的仿人智能运动控制

用基于动觉智能图式的仿人智能控制方法设计了多控制器、多控制模态结构的单杠体操机器人运动控制器.模仿体操运动员的运动控制特征,将单杠体操机器人摆起倒立过程分解为顺序执行的6个过程,用定性定量结合的分析方法设计了感知特征基元和控制模态基元及相应的动觉智能图式群.仿真实验很好地完成了过程姿态和能量兼顾的多控制目标,并进一步实现了大回环动作的运动控制.

基于MATLAB的倒立摆控制参数优化的研究

倒立摆典型的不稳定的非线性系统,具有成本低、结构简单、易于控制的特点,因此常常用倒立摆系统来检验各种控制方法的优劣。倒立摆摆起的控制是研究倒立摆控制的难点,目前关于倒立摆的研究已经很多,这些研究基本上都是建立在嘉定倒立摆系统的小车轨道足够长的基础上的。本文在介绍倒立摆的基础上提出了倒立摆轨道控制的难题,将小车的位移以及摆起时间作为优化参数,实现在长度受限的轨道上使用较少的时间完成摆起。

基于倒立摆系统的模糊仿人智能控制

倒立摆系统是一个绝对不稳定的系统,具有高阶次、非线性、强耦合等特性,很多控制方法的验证都是通过对倒立摆的控制来实现的。为了实现倒立摆系统的自摆起倒立平衡控制,提出了一种模糊仿人智能控制方法,在起摆控制阶段以仿人智能控制方法为主,平衡点附近切换至模糊控制方法,实现其稳定控制。仿真结果表明,模糊仿人智能控制对于典型非线性自不稳定系统有着很好的控制能力。

基于Matlab/Simulink的欠驱动机械臂仿真实验

根据动力学方程,利用Matlab/Simulink建立了欠驱动两杆机械臂Pendubot的仿真模型和控制器。控制器包括摆起控制器、平衡控制器和切换控制器。摆起控制器采用部分反馈线性化方法,平衡控制器采用线性二次型调节器(LQR)。首先进行Pendubot系统的摆起控制,然后当接近竖直向上的位置时,将控制器转换为平衡控制器。该仿真实验有利于培养学生的实际动手能力、独立思考能力和创新能力。

旋转二级倒立摆摆起倒立混合控制

参考仿人智能控制思想,提出一种混合控制策略,实现了旋转二级倒立摆摆起倒立控制。将旋转二级倒立摆的摆起倒立稳定过程分为能量累积、姿态调整以及稳定控制三个阶段。基于无源系统理论的分析方法设计出摆杆的能量累积策略,以动力学分析方法设计出摆杆的姿态调整策略,以局部线性化方法进行摆杆的倒立稳定控制。仿真和实时实验结果证明了算法的有效性。