精华内容
下载资源
问答
  • 倒立摆控制方法
    2020-11-30 22:44:36
    更多相关内容
  • 单级倒立摆控制方法的仿真对比研究
  • 基于MATLAB的环形倒立摆控制方法仿真研究.pdf
  • 人工智能-基于神经网络的倒立摆控制方法及其应用研究.pdf
  • 动画和应用程序基于教程的倒立摆 - 状态空间控制器设计页面: http://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?example=InvertedPendulum§ion=ControlStateSpace 使用状态反馈方法是因为我们可以轻松返回推车位置...
  • 基于MATLAB的环形倒立摆控制方法仿真研究
  • Matlab直线一级倒立摆控制方法研究

    千次阅读 2022-01-13 21:18:54
    倒立摆是一个开环不稳定的强非线性系统,其控制策略与杂技运动员顶杆平衡表演的技巧有异曲同工之处,目的在于使得摆杆处于临界稳定状态,是进行控制理论研究的典型实验平台。20世纪50年代,麻省理工学院的控制论专家...

    1 研究背景

    倒立摆是一个开环不稳定的强非线性系统,其控制策略与杂技运动员顶杆平衡表演的技巧有异曲同工之处,目的在于使得摆杆处于临界稳定状态,是进行控制理论研究的典型实验平台。20世纪50年代,麻省理工学院的控制论专家根据火箭助推器原理设计出了第一套倒立摆实验设备,开启了最初的相关研究工作。倒立摆的种类丰富多样,按照其结构可将其分为:直线倒立摆、环形倒立摆以及平面倒立摆等,按照摆杆级数又可将其分为:一级、二级甚至三级等。

    图片

    图1 直线一级倒立摆原理

    按照工作原理可将现有的直线一级倒立摆实验装置抽象成小车和摆杆组成的系统,其中小车可沿固定导轨左右移动,摆杆可绕小车与摆杆之间的铰接点自由转动,如图1所示。控制系统依据读取到的小车位置以及摆杆角度信号,通过控制作用在小车上的水平力,使其沿固定导轨左右移动,可以使得摆杆始终处于垂直向上这样一个临界稳定位置,实验装置具体参数如表1所示。

    2 模型推导

    设N和P为小车与摆杆相互作用力的水平和垂直方向的分量。

    图2 小车受力分析图

    下面N和P为小车与摆杆相互作用力的水平和垂直方向的分量。

    图片

    图片

    3 现代控制理论分析

    3.1 状态空间方程

    图片

    图片

    3.2 能控性和能观性

    在MATLAB中进行计算,代码如下:

    A=[0 1 0 0;0 -0.0883 0.6293 0;0 0 0 1;0 -0.2357 27.8285 0];B=[0;0.8832;0;2.3566];C=[1 0 0 0;0 0 1 0];control=[B A*B A^2*B A^3*B];disp('可控性矩阵的秩:')disp(rank(control))observe=[C;C*A];disp('可观性矩阵的秩:')disp(rank(observe))

    图片

    3.3 状态反馈

    图片

    图片

    图片

    3.4 状态观测器

    图片

    图片

    图片

    3.5 LRQ控制

    线性二次型性能指标易于分析、处理和计算,而且通过线性二次型最优设计方法得到的倒立摆系统具有较好的鲁棒性与动态特性以及能够获得线性反馈结构等优点,因而在实际的倒立摆控制系统设计中得到了广泛的应用。但是在使用该方法时,最优控制的效果取决于加权阵Q和R的选取。

    图片

    图片

    从上述图中可以发现,Q矩阵中,增加Q11、Q33,系统响应时间有明显改善,稳定时间和上升时间变短,并且使摆杆的角度变化减少。增大Q11、Q33,系统的响应还会更快,但是对于实际离散控制系统,过大的控制量会引起系统震荡。反复试验当取Q11=1000,Q33=200时,如图12所示,此时摆杆角度超调足够小,稳态误差满足要求,稳定时间也不超过2秒,达到了良好的控制效果。

    附录

    MATLAB代码如下:

    clear;clc%%A=[0 1 0 0;0 -0.0883 0.6293 0;0 0 0 1;0 -0.2357 27.8285 0];B=[0;0.8832;0;2.3566];C=[1 0 0 0;0 0 1 0];D=[0;0];Q=C'*C;R=1;K=lqr(A,B,Q,R)P=[-24,-24,-2.4+3.2*1i,-2.4-3.2*1i] ;K=acker(A,B,P)P1=[-8.01 -7.99 -8.02 -7.98];%P1=[-48.01 -47.99 -8.02 -7.98];G=(place(A',C',P1))' %% 启动simulink模型sim('model_daolibai.slx')figure(1)plot(tout,yout(:,1),tout,yout(:,2),tout,yout(:,3),tout,yout(:,4))legend('实际控制的小车位移','实际控制的小车角度','观测到的倒立摆位移','观测到的倒立摆角度')title('控制系统位移和角度变化')xlabel('时间/s')ylabel('幅值')figure(2)plot(tout,yout(:,1),tout,yout(:,3))legend('实际控制的小车位移','观测到的小车位移')title('小车位移变化')xlabel('时间/s')ylabel('幅值')figure(3)y=yout(:,1)-yout(:,3);plot(y)title('实际控制与观测到的小车位移误差')figure(4)plot(tout,yout(:,2),tout,yout(:,4))legend('实际控制的倒立摆角度','观测到的倒立摆角度')title('倒立摆角度变化')xlabel('时间/s')ylabel('幅值')figure(5)y=yout(:,2)-yout(:,4);plot(y)title('实际控制与观测到的倒立摆角度误差') %% 00Q=C'*C;K=lqr(A,B,Q,R)sim('untitled10528_1.slx')figure(1)plot(tout,yout(:,1),tout,yout(:,2))legend('小车位移','摆杆角度')grid ontitle('控制系统位移和角度变化')xlabel('时间/s')ylabel('幅值')%% 11Q(1,1)=500;Q(3,3)=100;K=lqr(A,B,Q,R)sim('untitled10528_1.slx')figure(1)plot(tout,yout(:,1),tout,yout(:,2))legend('小车位移','摆杆角度')grid ontitle('控制系统位移和角度变化')xlabel('时间/s')ylabel('幅值')%% 22Q(1,1)=1000;Q(3,3)=200;K=lqr(A,B,Q,R)sim('untitled10528_1.slx')figure(1)plot(tout,yout(:,1),tout,yout(:,2))legend('小车位移','摆杆角度')grid ontitle('控制系统位移和角度变化')xlabel('时间/s')ylabel('幅值') %% 33Q(1,1)=2000;Q(3,3)=1000;K=lqr(A,B,Q,R)sim('untitled10528_1.slx')figure(1)plot(tout,yout(:,1),tout,yout(:,2))legend('小车位移','摆杆角度')grid ontitle('控制系统位移和角度变化')xlabel('时间/s')ylabel('幅值')差')

     

    展开全文
  • 一种基于最少传感器的倒立摆控制方法,姜籍翔,叶永杭,在设计控制系统时,出于对可靠性和成本的考虑,用尽可能少的传感器实现控制目的有非常重要的意义。同时,倒立摆是一个开环不稳定
  • 一阶倒立摆控制系统,三种控制方法
  • 倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题:如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题...
  • 为了对一级倒立摆这个非线形、强耦合、多变量和自然不稳定系统的平衡性进行有效地控制,首先利用lagrange方程对系统进行了数学建模,设计了LQR控制器对其进行稳定性控制,并利用遗传算法优化加权矩阵,得出了比较理想的...
  • 倒立摆作为一种典型的控制系统实验装置,具有非线性、自然不稳定等特性,常用来作为检验某种控制理论或方法是否合理的典型方案。一阶倒立摆系统能用多种理论和...倒立摆控制的目的是通过控制直流电动机的运动状态,使
  • 倒立摆控制文档.pdf

    2020-10-12 22:16:19
    倒立摆是典型的非线性,多变量,强耦合系统,是验证控制理论与算法的绝佳平台,倒立摆...文档详细介绍了倒立摆的物理建模,与控制方法,并且进行了matlab, simulink仿真实验,深入理解实践这篇文档即可入门控制科学。
  • 基于MATLAB2018b的一阶倒立摆仿真模型,运用了极点配置方法和LQR控制方法
  • 基于卡尔曼滤波器的一阶倒立摆滑模控制方法,林乐天,张晓华,为了解决在有较大噪声干扰情况下,一阶倒立摆的常规控制方法无法进行精确的位移定位与角度平衡的问题,采用卡尔曼滤波器与滑模控
  • 1 章 倒立摆系统介绍...............................................................3.1.5 直线一级倒立摆 PID 控制实验......................................................................................72
  • 对二阶旋转倒立摆的pid算法研究,模糊算法,神经网络pid等
  • 采用模糊控制理论研究二级倒立摆控制问题。运用最优控制方法设计融合函数以降低模糊控制器的维数,减少模糊控制规则数,进而提高模糊控制器的性能品质。理论和实验都表明该模糊控制算法是有效,可行的。
  • 根据文献理论“积分控制不适用于倒立摆控制”,所以这里采用PD控制策略。即采用PD—PD—PD三回路控制方案. 6个PD参数与6个状态变量一一对应.将图所示的PD—PD—PD控制结构与状态反馈控制系统的结构相比较,发现...
  • 公式和图片输入太麻烦,截图了(泪奔)

    公式和图片输入太麻烦,截图了(泪奔)

     

     

     

     

     

     

     

    展开全文
  • 二级倒立摆_simulink.zip

    2020-09-08 13:53:52
    (2) 对非线性运动模型进行线性化,针对线性化模型采用极点配置或者PID控制方法,设计直线型二级倒立摆控制方案,给出控制律设计方法; (3) 分别针对有扰动和无扰动两种情况下,采用Matlab软件进行仿真,编写倒立...
  • 针对倒立摆控制问题,改进了 Fantoni和 Lozano所设计的控制方法,提出一种近似实现控制器无扰切换条件。建立两个切换控制器的控制量等式,在最高点邻域采用Taylor展开方法求解这个非线性方程,得到一个近似无扰切换点集,...
  • 倒立摆系统是检验算法的典型实验平台,因为倒立摆系统的高阶、不稳定性、强耦合等特征,使得该系统对研究控制器的鲁棒性等方面具有...3. 在MATLAB/simulink的仿真环境下,进行仿真实验,证明了模糊控制方法的有效性。
  • 文章将强化学习(Reinforcement Learning)与神经网络(ELM网络和BP网络)相融合,运用神经网络的抽象和泛化能力,采用Actor-Critic架构,提出基于ELM-BP的强化学习倒立摆控制方法。针对连续空间,BP充当动作网络,...
  • 针对此种非线性系统的控制问题,提出一种智能控制方法来解决这个问题。通过应用神经网络控制和模糊控制相结合的方式,集合二者的优点,提出一种将BP算法与最小二乘算法相结合的算法,对Takagi-Sugeno模糊推理系统中...
  • 基于MATLAB的倒立摆LQR控制方法的研究.pdf
  • 基于MATLAB于倒立摆系统的控制,实现倒立摆稳定系统,用模糊控制方法实现
  • 使用pid方法控制单级倒立摆,解压后把两个文件放在同一个文件夹里双击nn_pid.m就行了
  • 重点介绍神经网络在倒立摆控制问题中的研究方法
  • 3、神经网络 倒立摆控制(利用matlab对倒立摆的仿真,效果十分不错) 4、二级倒立摆模型(这是一个演示直线二级倒立摆的matlab运行模型,这个模型能够根据仿真数据动画演示出二级倒立摆的运动情况。) 5、倒立摆源码...

    以下多套系统源码:
    1、MATLAB 二级倒立摆 三级倒立摆(在MATLAB下的二级倒立摆、三级倒立摆的仿真。内有所有需要的m文件)
    2、倒立摆matlab代码
    3、神经网络 倒立摆控制(利用matlab对倒立摆的仿真,效果十分不错)
    4、二级倒立摆模型(这是一个演示直线二级倒立摆的matlab运行模型,这个模型能够根据仿真数据动画演示出二级倒立摆的运动情况。)
    5、倒立摆源码(倒立摆源码程序,注释很详细,是学习倒立摆原理,PID算法很好的参考资料。代码书写规范,注释详细。)
    6、二级倒立摆神经网络控制
    7、倒立摆的神经网络控制(倒立摆神经网络控制,控制理论,智能控制理论之神经网络控制)
    8、三级倒立摆实验仿真(本实验包含,matlab中simulink的三级倒立摆的仿真研究,以及LQR寻优的函数)
    9、一级倒立摆MATLAB程序(在对一级倒立摆进行数学建模的基础上,对模型进行线性化,得到其状态空间模型,利用二次型最优控制方法得出控制率。MATLAB编程对一级倒立摆进行仿真分析。)
    10、一级倒立摆神经网络控制(自己做的一个基于神经网络控制的一级倒立摆系统,效果十分理想)
    11、一级倒立摆的数学模型(建立了直线一级倒立摆的数学模型,采用MATLAB分析了开环时倒立摆的不稳定性,运用根轨迹法设计了控制器,仿真及实控结果表明,该控制系统的设计是正确、可行的。)
    12、倒立摆LQR控制仿真(包含实验报告及程序)
    现有:6939
    13、MSP430旋转倒立摆程序(单片机MSP430F149 PID算法 测试成功)
    14、PID控制(倒立摆程序)
    15、STM32F1 直线倒立摆程序代码(所使用功能 STM32正交编码)
    16、二阶倒立摆建模与仿真(matlab simulink仿真)
    17、模糊控制倒立摆源代码(运用模糊控制方法实现一级倒立摆稳定。里面有相应的源程序代码及其课件,简单易懂。)
    18、强化学习_倒立摆_Matlab程序(MATLAB实现的强化学习程序,用于一级倒立摆控制。 程序调试正常运行)
    19、一级倒立摆MATLAB仿真程序(在对一级倒立摆进行数学建模的基础上,对模型进行线性化,得到其状态空间模型,利用二次型最优控制方法得出控制率。MATLAB编程对一级倒立摆进行仿真分析。)
    20、二级倒立摆MATLAB仿真程序(基于对二级倒立摆的数学建模,引入二次型最优控制率。编写MATLAB程序,对系统进行仿真分析。得出摆杆及小车位置变化曲线。)
    21、一阶双倒立摆(附有端口扫描功能的 可用 附有报告)
    22、一级倒立摆的模糊控制(倒立摆系统是自动控制理论中比较典型的控制对象,许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等,都可以通过倒立摆系统直观地表现出来。因此它成为自动控制理论研究的一个较为普遍的研究对象。倒立摆系统作为一个被控对象,是快速、多变量、开环不稳定、非线性的高阶系统,必须施加十分有力的控制手段才能使之稳定。本文是通过模糊控制来实现其稳定的。)
    23、倒立摆 51PID程序 已经实现(倒立摆C51程序,使用电机自选,根据自己的电机性能修改相应的参数,基本功能已经实现)
    24、直线一级倒立摆的起摆及稳摆的智能控制(里面有各种倒立摆姿态的分析)
    25、STM32 旋转倒立摆程序(使用STM32作为主控CPU,采用了摆杆的角度环以及电机的角位移环进行控制)
    26、倒立摆的滑模变结构控制(倒立摆的滑模变结构控制及matlab仿真)
    27、模糊控制倒立摆实验(源程序)
    28、直线一级倒立摆LQR控制器的设计(用拉格朗日方法建模,设计倒立摆二次型最优控制器,通过MATLAB仿真和实际系统实验,实现对倒立摆的稳定控制。建立模型,确定参数,进行控制算法设计、系统调试和分析等步骤实现)
    29、基于matlabGUI的小车倒立摆pid控制(一个用matlab的GUI编写的小车倒立摆环境,自带pid控制)
    30、小车倒立摆系统的控制及GUI动画演示
    31、matlab神经网络、模糊和LQR控制一级、二级、三级倒立摆源码(神经网络、模糊和LQR实现一级倒立摆、二级倒立摆和三级倒立摆的控制,实验报告中有源码及说明,对学习控制仿真有比较大的参考价值。)
    32、基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计
    33、两轮移动式倒立摆(两轮自平衡小车)(两轮移动式倒立摆的运动控制,两轮自平衡小车原理和控制)
    34、单级倒立摆的模糊控制以及在MATLAB中的仿真
    35、旋转倒立摆(全面论阐述旋转倒立摆的控制原理和控制方法)
    36、基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计(1、理解一阶倒立摆的工作机理及其数学模型的建立及简化的方法; 2、通过对一阶倒立摆的建模,掌握使用Matlab/Simulink软件对控制系统的建模方法; 3、通过对一阶倒立摆控制系统的设计,理解和掌握双闭环PID控制系统的设计方法; 4、掌握双闭环PID控制器参数整定的方法; 5、掌握Simulink子系统的创建方法; 6、理解和掌握控制系统设计中稳定性、快速性的权衡以及不断通过仿真实验优化控制系统的方法。)
    37、二级倒立摆,matlab仿真,simulink建模仿真,lqr最优控制(可以用的二级倒立摆模型。simulink建模,matlab编写s函数,使用lqr最优控制)
    38、基于LMI的一级倒立摆H∞控制器的设计与实现(以固高公司的直线型一级倒立摆为控制对象,设计一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒H∞控制器,采用simulink及m文件实现系统建模、控制器的设计,完成系统算法的验证。)
    39、MatLab强化学习_倒立摆控制_深度Q学习_神经网络
    40、倒立摆源码(成型的PID - 双环)
    41、倒立摆控制代码
    42、二阶倒立摆滑膜变结构(对二阶倒立摆利用滑膜变结构控制方法 进行摆角的控制)
    43、基于PID的倒立摆小车控制仿真(利用PID对系统进行控制,PID控制主要计算其中的反馈系数,反馈系数利用place()进行求解,利用p进行极点配置,计算反馈系数K,进行控制系统的仿真)
    44、倒立摆LQR,PID 控制及SimMechanics(Matlab/Simulink)
    45、直线二级倒立摆滑模控制器S函数(针对直线二级倒立摆,利用滑模控制算法,实现控制,该资源是滑模控制器的S函数Matlab程序)
    46、倒立摆的校正(根轨迹、频域及其他)(时域校正,频域校正,反馈矫正.这三种校正比较全面的分析了系统的稳定性)
    47、基于状态反馈控制的一级倒立摆simulink模型及参数
    48、用matlab.m编写的关于滑膜控制下的“倒立摆”仿真的小程序(滑膜控制是一类特殊的非线性控制,与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定)
    49、倒立摆在matlab的simulink库下的仿真
    50、两轮自平衡机器人建模与仿真(两轮自平衡小车是倒立摆的一个延伸,其在自动控制领域是一个非常经典的例子,有很大的研究价值,本文讲述倒立摆自平衡小车的建模与仿真,讲述的比较深刻。)
    51、模糊PID控制和专家PID控制matlab仿真程序(倒立摆稳定的PID控制 自营模糊补偿的倒立摆PD控制 模糊自适应控制)

    展开全文

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 1,324
精华内容 529
热门标签
关键字:

倒立摆控制方法