基于MATLAB的二级倒立摆控制系统设计方法

在对二级倒立摆系统的动力学方程进行建模的基础上，将其转化为线性定常系统的状态控制问题，运用LQR控制器在MATLAB平台上实现了该系统的最优控制策略，并给出了相应的实验结果．     

倒立摆滑模变结构控制器的设计与实现

倒立摆是检验控制算法性能优劣的理想装置,滑模变结构控制策略以其滑动模态的完全鲁棒性而备受关注。本文以天龙I型倒立摆为控制对象,研究对其实现有效控制的滑模变结构控制策略。首先建立了倒立摆的数学模型;其次根据模型特点设计了滑模变结构控制器,最后通过仿真和实物控制两种手段,验证了所论控制策略的正确性和可行性。     

应用神经元控制器的实时控制装置和实验

针对平衡倒立摆这一非线性控制问题，设计了神经元控制器和控制装置，编制了实时控制程序．控制装置运行良好，成功地平衡了倒立摆．实时控制实验显示，当倒立摆的参数变化时，神经元控制器比一般的控制器具有强得多的自适应能力．     

二级倒立摆的滑模变结构控制

倒立摆是检验控制算法性能优劣的理想装置。本文以二级倒立摆为控制对象,研究对其实现有效控制的滑模变结构控制策略。在深入研究变结构控制指数趋近律数学本质的基础上,以仿真研究为手段,绘出了其核心参数与倒立摆状态变量性能指标之间的关系曲线。而后根据倒立摆的控制要求,结合曲线走势选定了一组较优的参数。最后使用这组参数进行了仿真实验研究,同时与状态反馈进行了比较,结果表明,滑模变结构控制策略在控制范围和鲁棒性两个方面优于状态反馈控制策略。     

北京师范大学成功实现了三级倒立摆控制

20 0 1年 9月 1 9日 ,北京师范大学李洪兴教授领导的复杂系统实时智能控制实验室采用变论域自适应模糊控制成功地实现了三级倒立摆实物系统控制 ,不但具有良好的稳定性和鲁棒性 ,还可使倒立摆小车行走到指定的位置 (即定位功能 )。变论域自适应模糊控制是李洪兴教授于 1 995年提出的原创性的控制理论 ,它囊括了通常所说的模型自适应、规则自组织与自调整、隶属函数自生成等优点 ,极大地提高了控制品质 ,如它的精度很高、无震荡、几乎无超调 ,其调整时间是常规模糊控制或经典控制的 15 0 0 ～ 12 0 0 。倒立摆控制是控制领域中用来检验某种控…     

基于MATLAB的倒立摆系统PID控制

以一级直线倒立摆为研究对象,基于MATLAB,使用PID控制策略,对倒立摆角度进行控制,利用MATLAB强大的计算仿真能力,解决了利用试凑法来整定参数十分浩繁的工作,方便、快速地找到了使系统达到满意性能指标的参数,并取得了很好的仿真效果。     

倒立摆模糊控制器的设计与仿真

以小车的位置、速度,摆杆的角度、变化率为状态建立了一阶直线倒立摆的状态空间数学模型,在此基础上分别对小车位置和摆杆角度进行了模糊控制器设计,并将2个控制器进行了耦合。最后在Simulink环境下搭建了仿真实验平台并进行了仿真实验,实验结果表明：小车的位置和摆杆的角度同时得到了控制,最终小车和摆杆均在平衡位置附近极小的范围内振动,保持一种动态平衡,取得了较好的控制效果。     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足，课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换；采用修正的Kutzbach Grubler公式对变径机构自由度进行了分析；利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解；利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型；最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理，运动平稳，具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

可调足式机器人腿部机构设计

为实现腿部机构足端轨迹多样化以增强足式机器人地面适应性，同时提高其运动稳定性，课题组基于曲柄摇杆和曲柄滑块机构设计了一种可调整足式机器人腿部机构。采用解析法对该机构进行了运动学分析，建立了以理想的足端轨迹为设计要求的单目标优化模型，考虑了腿部机构运动过程中的平稳性，引入了速度波动指标，以轨迹 速度为设计目标，采用NSGA Ⅱ多目标优化方法对机构进行优化，对优化结果进行了对比分析；基于多目标优化结果建立了腿部机构的足端轨迹库，并进行腿部机构多步态分析；以该腿部机构构建4足机器人三维模型，运用ADAMS对整机进行运动仿真。研究结果表明：多目标优化比单目标优化的轨迹误差增大了0.16%，而速度波动降低了5.84%；多目标优化与已有相关研究相比，速度波动幅值降低了25.44 mm/s。4足机器人三维模型仿真结果验证了可调整腿部机构的设计具有可行性。     

二级倒立摆的加权变量变论域模糊控制

本文针对二级倒立摆多变量、非线性、强耦合、自然不稳定的特点,结合极点配置、变量加权和变论域模糊控制方法,提出了加权变量变论域模糊控制策略,较好地解决了控制精度和模糊规则数之间的矛盾,取得了良好的控制效果.仿真结果验证了所论控制策略的正确性和有效性.