收藏本站
《长春工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

直线柔性二级倒立摆优化控制研究

郝智超  
【摘要】:倒立摆是理想的自动控制理论研究实验平台,许多抽象的控制概念如系统稳定性,可控性,抗干扰能力等,都可以通过倒立摆直观的表现出来。因此,自从20世纪50年代以来,倒立摆就成了控制实验室的经典工具。 倒立摆是典型的非线性、高阶次、强耦合、不稳定、欠驱动系统,研究倒立摆的精确控制对工业生产中复杂对象的控制有着重要的应用价值,因此倒立摆仿真或实物控制实验是控制领域中用来检验某种控制理论或方法的典型方案。 柔性连接倒立摆系统是比直线倒立摆更加复杂和难以控制的一种典型的非线性自不稳定系统,它是在直线倒立摆系统的基础上引入了新的自由振荡环节:自由弹簧系统。由于闭环系统的响应频率受到弹簧系统振荡频率的限制,从而增加了对该系统控制器设计的限制。 在本论文中首先简要对倒立摆系统和鲁棒控制理论进行了介绍。接着详细地讲述了H∞控制理论。本文是以固高GLIP2011型直线柔性倒立摆为研究对象,采用拉格朗日方程建立了平面倒立摆的数学模型,通过将其在平衡位置附近进行泰勒级数展开并线性化,得到了系统在两个正交方向的线性化模型。基于所建立的倒立摆线性化模型建立了柔性一级,二级倒立摆系统的H∞状态反馈控制器,并进行了MATLAB仿真,并给出了与LQR (Linear Quadratic Regulator)控制相比较的仿真结果和柔性一级倒立摆系统的实际控制曲线,在实物控制实验中,完成了柔性一级,二级倒立摆的平衡控制,取得了令人满意的结果。然后深入研究了固高科技公司设计的四轴运动控制器GT-400的工作原理,外围接口,指令程序和程序设计方法。其为了柔性倒立摆的进一步开发和研究打下了良好的基础。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP13

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨亚炜,张明廉;三级倒立摆的数控稳定[J];北京航空航天大学学报;2000年03期
2 张飞舟,陈伟基,沈程智;拟人智能控制三级倒立摆机理的研究[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
3 李德毅;三级倒立摆的云控制方法及动平衡模式[J];中国工程科学;1999年02期
4 丛爽,张冬军;柔性连接倒立摆系统的控制与实现[J];控制工程;2004年06期
5 薛安克,吕应权,孙优贤;不确定线性系统鲁棒二次最优控制的时频域方法[J];控制与决策;2001年01期
6 林红,夏淳;倒立摆的移动控制[J];苏州大学学报(自然科学);2000年04期
7 任波,李环,吴东升,周锡青,王珣;计算机控制倒立摆数学模型的研究[J];沈阳工业学院学报;2002年03期
8 敖银辉;陈新;;柔性连接倒立摆的最优控制及状态观测器的应用[J];微计算机信息;2006年01期
9 张葛祥,李众立,毕效辉;倒立摆与自动控制技术研究[J];西南工学院学报;2001年03期
10 丛爽,张冬军,魏衡华;单级倒立摆三种控制方法的对比研究[J];系统工程与电子技术;2001年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱达荣;;水泥生产线配料FCS设计与实现[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年03期
2 张持健,陈建平,沈宏;虚拟仪器实验平台的汉化技术及实现[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2001年04期
3 马新;;C语言函数间参数传递机制的探讨[J];白城师范学院学报;2008年06期
4 柴军营;何广平;;倒立摆的一种新的控制方法[J];北方工业大学学报;2007年03期
5 党钊,李小群,陈骥,唐军;基于ISA总线的纳秒级同步器的研制[J];兵工自动化;2004年06期
6 贾荣丛;王划一;;双闭环模糊控制器在单级倒立摆系统中的应用[J];兵工自动化;2006年11期
7 李红涛;李益华;雷蕾;;基于双闭环控制策略的倒立摆系统[J];兵工自动化;2009年12期
8 李冀鑫;徐彦军;侯志强;;基于H_∞混合灵敏度的着舰飞控系统[J];兵工自动化;2010年06期
9 武云鹏;管继富;顾亮;;车辆半主动悬架自适应预测控制[J];兵工学报;2011年02期
10 陈雯柏;吴小娟;湛力;;一级倒立摆系统摆上舞蹈控制[J];北京机械工业学院学报;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Modeling and Simulation of Robot Based on Matlab/SimMechanics[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 彭涛;桂卫华;Ding Steven X;汤琼;李昊;;一种基于混合H_-/H_∞的故障检测系统优化设计方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 陈奇;王林高;王士湖;王萧;;基于鲁棒H_∞状态反馈的风能转换系统的双频环容错控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
4 袁韬;陈皓;兰杰;;倒立摆自抗扰控制算法简易实现[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
5 钟瑞麟;曾建平;程鹏;;基于H_∞控制的二级倒立摆控制器的设计[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
6 王钊;王维波;李树荣;时海涛;;基于集结模型的精馏塔H_∞控制器设计[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
7 王惠姣;薛安克;;鲁棒H_∞最优控制两级倒立摆[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
8 王钊;李树荣;;高纯度精馏塔的H_∞控制[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
9 文静;吴敏;张凌波;;一类不确定非线性系统的自适应鲁棒H_∞输出反馈控制[A];第二十二届中国控制会议论文集(上)[C];2003年
10 丛爽;张冬军;;二自由度平面倒立摆的控制设计与实现[A];第二十二届中国控制会议论文集(下)[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯婷;离散时间Markov跳变系统的稳定性与鲁棒H_2/H_∞控制[D];山东科技大学;2010年
2 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王显峰;船舶运动鲁棒H_∞估计与预报研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 吴定会;风能转换系统的分析、控制与优化方法研究[D];江南大学;2010年
5 张志锋;感应电机无速度传感器直接转矩控制关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
6 罗亮;基于单位分解的非线性不确定系统模糊自适应镇定与跟踪控制分析[D];广东工业大学;2011年
7 周兰;基于连续—离散二维模型的周期系数线性系统鲁棒重复控制设计[D];中南大学;2011年
8 任剑;模糊环境下信息不完全的随机多准则决策方法研究[D];中南大学;2010年
9 于秀丽;自行车机器人非线性系统的控制及实现[D];北京邮电大学;2010年
10 李奇;质子交换膜燃料电池系统建模及其控制方法研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
2 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
3 李娜;基于神经网络的非线性系统H_∞控制[D];广西师范学院;2010年
4 霍亮;两轮自平衡电动车的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 葛秘蕾;基于云理论的图像分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 姜辉;二级倒立摆控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 高宇;捷联系统中加速度计信息处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 翟欢欢;基于递推的船舶航向鲁棒控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 阙兴涛;基于SOPC的小型组合导航系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 周海旭;两轮自平衡机器人系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 何彦彦,沈程智;三级倒立摆系统的可控性与可观性分析[J];北京航空航天大学学报;1996年05期
2 张明廉,郝健康,何卫东,孙昌龄;拟人智能控制与三级倒立摆[J];航空学报;1995年06期
3 李德毅,孟海军,史雪梅;隶属云和隶属云发生器[J];计算机研究与发展;1995年06期
4 黄琳;秦化淑;郑应平;郑大钟;;复杂控制系统理论:构想与前景[J];自动化学报;1993年02期
5 彭道刚,杨平;电站锅炉汽包水位系统的单神经元自适应PID控制[J];微计算机信息;2005年01期
6 丛爽,张冬军,魏衡华;单级倒立摆三种控制方法的对比研究[J];系统工程与电子技术;2001年11期
7 尹征琦,冯祖仁,陈辉堂;采用模拟调节器的二级倒立摆的控制[J];信息与控制;1985年01期
8 张冬军,丛爽,李泽湘,秦志强;环型二级倒立摆的控制研究与实现[J];信息与控制;2003年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘春生,吴庆宪,邹新生;二级倒立摆的模糊控制[J];电光与控制;2000年04期
2 程福雁,钟国民,李友善;二级倒立摆的参变量模糊控制[J];信息与控制;1995年03期
3 李岩,姚旭东;二级倒立摆控制系统分析[J];沈阳工业学院学报;1999年02期
4 毛紫阳;世界首例“平面运动二级倒立摆实物系统控制”试验成功[J];模糊系统与数学;2003年02期
5 朱江滨,易建强;二级倒立摆的摆起控制[J];系统仿真学报;2003年07期
6 程福雁,钟国民,李友善,徐征明;模糊控制二级倒立摆系统方法二——基于规则的Fuzzy控制器[J];无线电工程;1995年06期
7 杨振强,程树康,朴营国;二级倒立摆的递阶模糊神经网络控制[J];电机与控制学报;2002年03期
8 张义明,战兴群;二级倒立摆的二次型最优控制研究[J];计算机测量与控制;2004年11期
9 尹征琦,冯祖仁,陈辉堂;采用模拟调节器的二级倒立摆的控制[J];信息与控制;1985年01期
10 丁景涛,周凤岐;二级倒立摆系统的变结构控制实现[J];西北工业大学学报;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董文杰;贾英民;;H_2/H_∞混合控制的凸最优化设计[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
2 张永春;霍伟;;串并联微动机器人的鲁棒控制[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
3 叶庆凯;;鲁棒控制工具箱的研制[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
4 韩京清;张文革;高志强;;模型配置自抗扰控制器[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
5 李响;郝继飞;苗见阳;;MIMO系统的广义误差反馈控制[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
6 周东涛;兰维瑶;陈亚陵;;球形贮液箱液体晃动的H_∞控制器设计[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
7 徐道义;钟守铭;;大系统分散控制与鲁棒控制的几个结果[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
8 李树荣;田学民;张利洲;;热炉系统鲁棒控制器的设计[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
9 刘建军;何玉敖;;基于人工神经网络(ANNs)的结构振动鲁棒控制[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
10 马新军;胥布工;;带非线性扰动不确定多时变时滞系统输出反馈H_∞鲁棒控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 陈可;鲁棒控制理论及航天应用成果丰硕[N];科技日报;2006年
2 姜恩 记者 张丽辉;燕山大学关新平教授获2006年度高校自然科学一等奖[N];河北日报;2007年
3 ;我校获2008年度国家科技奖成果简介[N];新清华;2009年
4 本报记者 王素艳;丹青难写是精神[N];秦皇岛日报;2006年
5 王勤 顾永红;中国自控领域的著名学者——冯纯伯[N];光明日报;2002年
6 沈阳建筑工程学院 吴成东 高峰;我国智能建筑走向何方?[N];中华建筑报;2000年
7 本报记者  张蕾;干科学事业 绘精彩人生[N];光明日报;2006年
8 陈静 周海洋;省科技厅来潭检查重点项目[N];湘潭日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄自元;扫描探针显微镜智能自动化策略研究及应用[D];上海大学;2004年
2 蓝益鹏;永磁直线电机伺服系统鲁棒控制的研究[D];沈阳工业大学;2007年
3 丰保民;自由漂浮空间机器人轨迹规划与轨迹跟踪问题研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 刘大亮;一种球形移动机器人的运动分析与控制技术的研究[D];北京邮电大学;2009年
5 赵新华;水下超高速航行体动力学建模与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 丛佩超;空间机械臂抓取目标的碰撞前构型规划与控制问题研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 冯伟;超小型无人直升机飞行姿态的鲁棒控制研究[D];上海大学;2009年
8 常胜;半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D];吉林大学;2011年
9 姜培刚;不确定时变时延系统的鲁棒控制及其在网络通信系统中的应用[D];清华大学;2004年
10 朱康武;作业型ROV多变量位姿鲁棒控制方法研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝智超;直线柔性二级倒立摆优化控制研究[D];长春工业大学;2010年
2 谢冬菊;环形倒立摆控制系统的设计和仿真[D];西南石油大学;2011年
3 冯岩;基于小脑模型的二级倒立摆控制仿真[D];昆明理工大学;2009年
4 梁欣欣;基于直线倒立摆稳定控制方法的研究与实现[D];西安电子科技大学;2012年
5 姜辉;二级倒立摆控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
7 吴秀民;基于粒子群优化的二级倒立摆控制研究[D];曲阜师范大学;2012年
8 孙德亮;平面二级倒立摆的模糊滑模变结构控制算法研究[D];合肥工业大学;2010年
9 熊新;基于ARM的二级倒立摆控制的研究[D];昆明理工大学;2008年
10 唐苏明;环形二级倒立摆的稳定控制研究[D];西南石油大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026