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《哈尔滨工程大学》 2006年
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多级倒立摆控制技术的研究

李新飞  
【摘要】:本课题的主要目的:一是,利用线性二次型最优控制理论设计二级、三级倒立摆的最优控制器。二是,通过Simulink仿真,研究二级、三级倒立摆系统的稳定控制;三是,在实验室现有的倒立摆实物系统基础上,进行二级、三级倒立摆的控制实验。 本论文是基于目前实验室现有一套倒立摆控制系统,首先利用分析力学中的Lagrange方程建立了二级、三级倒立摆的数学模型。然后利用线性二次型最优控制理论设计了二级倒立摆的控制器,在Simulink中进行了系统的仿真,并对仿真结果进行了分析与研究。接着,又利用线性二次型最优控制理论设计了三级倒立摆的控制器,并在Simulink中对三级倒立摆进行了系统仿真,研究了三级倒立摆系统的结构参数与其控制性能的之间的关系。最后,在实验室现有的倒立摆系统中分别进行了二级、三级倒立摆的控制实验,并对实验结果进行了分析与研究。 本毕业课题主要有下面收获:一是,利用线性二次型最优控制方法成功实现了二级倒立摆的稳定控制;二是,从工程实践角度,提出了一种选择LQR加权矩阵的一种经验方法。三是,提出了一些从机械结构上及硬件电路上改进三级倒立摆控制性能的方法。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP13

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 胡桂红;基于遗传算法的倒立摆控制策略研究[D];西安电子科技大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋君烈,肖军,徐心和;倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制[J];东北大学学报;2002年04期
2 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
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 陈华龙,梁慧冰,霍迎辉;四级倒立摆系统的Lagrange方程建模[J];广东工业大学学报;2004年02期
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7 李洪兴,苗志宏,王加银,李洪兴,李洪兴;四级倒立摆的变论域自适应模糊控制[J];中国科学E辑:技术科学;2002年01期
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10 张飞舟,范跃祖,沈程智,李德毅,陈晖;利用云模型实现智能控制倒立摆[J];控制理论与应用;2000年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 殷文春;直流伺服系统的PWM功率放大器应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严波;基于自适应控制的微机电流速断保护的研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
2 冯元珍;胡玉峰;;协作控制中常用的矩阵理论[J];安徽职业技术学院学报;2010年03期
3 程媛媛;蒋威;;广义系统能控和能观等价的若干条件[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2012年02期
4 霍建平;多变量自校正解耦控制器及其应用[J];北方工业大学学报;1990年01期
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6 李宇成;朱兴;郑兴凯;阴亮;;基于LQR算法的三级倒立摆控制系统的仿真研究[J];北方工业大学学报;2006年03期
7 杨文玉;齐小鵾;于长志;;包钢CSP板坯连铸机结晶器液压振动控制[J];包钢科技;2008年06期
8 阮治明;;二级倒立摆系统的最佳控制[J];兵工自动化;2006年01期
9 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
10 王芳;钱承山;;基于非线性干扰观测器的超机动飞行轨迹线性化控制[J];兵工自动化;2010年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 兰永红;吴敏;佘锦华;;基于二维混合模型的最优重复控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 陈万义;;传递函数矩阵零空间的最小多项式基和亏数[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 李丹;周传心;韩忠旭;;高阶不等容环节代数等价观测器转换方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 武玉强;程丽丽;郑秀云;;有限时间收敛控制与时间最优控制性能指标分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 阮晓钢;刘江;狄海江;李欣源;;两轮自平衡机器人设计及LQ控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 ;Optimal Design of Neuro-Fuzzy Controller Based on Ant Colony Algorithm[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 田行伟;石莹;;带相关噪声的非方广义系统降阶Kalman递推滤波器[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
8 张滔;谢宗安;;基于前馈BP网的倒立摆控制[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
9 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
10 张天林;陈洪波;王斌;;宣钢三高线加热炉自动控制系统的应用[A];2009年河北省轧钢技术与学术年会论文集(下)[C];2009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 梁燕军;海洋平台非线性系统最优减振控制研究[D];中国海洋大学;2010年
3 张城明;非线性时滞系统最优控制及在海洋平台减振控制中的应用研究[D];中国海洋大学;2010年
4 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年
5 陈江辉;Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究[D];华南理工大学;2010年
6 王丽君;基于信号处理的氢燃料发动机优化控制[D];解放军信息工程大学;2010年
7 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
8 林龙信;仿生水下机器人的增强学习控制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 张红良;陆用高精度激光陀螺捷联惯导系统误差参数估计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 丛岩峰;高速公路环境中自主驾驶车辆运动规划与控制[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 王义;随机系统的稳定性控制[D];山东科技大学;2010年
3 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
4 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
5 迟子孟;非线性系统降维观测器设计研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
6 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
7 姜辉;二级倒立摆控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙靖;水下机器人状态反馈广义预测解耦控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 肖云博;板球系统的定位控制和轨迹跟踪[D];大连理工大学;2010年
10 王岱荣;空间多级倒立摆控制系统研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹军,苏建民,孙丽平,胡昆仑;遗传算法与模拟退火算法在神经网络优化中的性能分析[J];东北林业大学学报;2002年06期
2 唐巍,李殿璞;模糊控制器的混沌优化方法[J];哈尔滨工程大学学报;2000年02期
3 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
4 潘胜强;扰动下线性二次型反馈调节器的鲁棒性与灵敏度[J];控制理论与应用;1990年01期
5 李兵,蒋慰孙;混沌优化方法及其应用[J];控制理论与应用;1997年04期
6 张晓缋,戴冠中,徐乃平;一种新的优化搜索算法──遗传算法[J];控制理论与应用;1995年03期
7 席裕庚,柴天佑,恽为民;遗传算法综述[J];控制理论与应用;1996年06期
8 褚健;胡协和;王树青;;关于最优调节器LQR鲁棒性的讨论[J];控制与决策;1992年06期
9 张乃尧;倒立摆的双闭环模糊控制[J];控制与决策;1996年01期
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 曾(土自);小车—二级摆摆起倒立的仿人智能控制研究[D];重庆大学;2001年
2 李丽娟;以倒立摆为对象的智能控制算法的研究与应用[D];南京工业大学;2004年
3 洪旭;倒立摆系统模糊控制算法研究[D];西安电子科技大学;2005年
4 宋西蒙;倒立摆系统LQR—模糊控制算法研究[D];西安电子科技大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李成利;牟婷婷;;基于Lyapunov函数的倒立摆稳定控制[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2011年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 韩月娟;智能控制算法研究及其在直线多级倒立摆中的实现[D];内蒙古大学;2011年
2 岳春然;基于模糊控制算法的倒立摆系统的研究[D];北方工业大学;2009年
3 陈富;粒子群优化算法的改进研究及其在倒立摆控制系统中的应用[D];中南大学;2012年
4 牛菊梅;基于自适应遗传算法的球杆系统控制器设计[D];东北大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10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 王立新;基于IGBT的PWM大功率直流伺服驱动[J];电讯技术;1996年05期
4 宋君烈,肖军,徐心和;倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制[J];东北大学学报;2002年04期
5 李萌金;电力电子器件绝缘栅─双极晶体管及其应用[J];电测与仪表;1997年10期
6 张晓光,万淑芸,严青,王离九;直流脉宽调速系统中回馈能量的研究及泵升电路的设计[J];电工技术学报;1996年01期
7 赵长德;采用IGBT的高性能PWM直流功率放大器[J];电工技术杂志;1996年05期
8 王晓兰,王惠中;改善直流脉宽调制型功率放大电路性能的方法研究[J];电工技术杂志;1998年04期
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10 胡小川,向敬成,姚伯威,田增山;燃气涡轮的模糊控制实现[J];电子科技大学学报;1999年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张克勤;滑模变结构控制理论及其在倒立摆系统中的应用研究[D];浙江大学;2003年
【相似文献】
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1 王士莹;张峰;陈志勇;赵协广;;直线一级倒立摆的LQR控制器设计[J];机械制造与自动化;2006年06期
2 刘丽;马盈仓;;倒立摆系统的泛逻辑控制及相关比较研究[J];计算机应用与软件;2010年07期
3 雷霞;王彬;;基于LQR算法的倒立摆系统仿真研究[J];仪器仪表用户;2008年02期
4 徐国林;杨世勇;;单级倒立摆系统的仿真研究[J];四川大学学报(自然科学版);2007年05期
5 李国辉;刘阳;姜利祥;;基于T-S模糊控制模型的单级倒立摆仿真研究[J];微计算机信息;2008年10期
6 李国辉;;基于Simulink的单级倒立摆仿真对比[J];大连交通大学学报;2008年01期
7 么洪飞;陆仲达;徐凤霞;;基于最优控制LQR的单级倒立摆系统仿真研究[J];齐齐哈尔大学学报(自然科学版);2011年04期
8 齐国元,陈增强,袁著祉;倒立摆系统自适应高阶微分反馈控制(英文)[J];控制理论与应用;2004年05期
9 李虹,熊诗波,孙志毅;Simulink环境下倒立摆控制系统建模与仿真[J];太原科技大学学报;2005年03期
10 张振兴;张世峰;;基于Lyapunov函数的倒立摆系统设计[J];新技术新工艺;2007年05期
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1 杨亚炜;张明廉;;倒立摆系统的运动模态分析[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
2 李凌;苗鑫;袁德成;;基于神经网络控制的倒立摆系统仿真研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
3 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
4 李爱莲;解韶峰;崔桂梅;;三级倒立摆系统的滑模变结构控制[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
5 韩莉;郭瑞鹃;阎晓萍;;基于遗传算法的双模糊控制器设计及应用[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
6 王直杰;方建安;邵世煌;;一种增强式学习算法及其在控制中的应用[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
7 李洪兴;王加银;;n级倒立摆系统建模[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十一届年会论文选集[C];2002年
8 于丁文;金伟;胡晗;王齐胜;;一种倒立摆的控制方案[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
9 魏乐;刘柏森;李蔚海;;多径衰落信道的Matlab仿真[A];中国航海学会通信导航专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年
10 李晔;;基于遗传算法和神经网络的二级倒立摆控制系统[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张克勤;滑模变结构控制理论及其在倒立摆系统中的应用研究[D];浙江大学;2003年
2 王玉坤;自适应逆控制及其应用的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 瞿少成;不确定系统的滑模控制理论及应用研究[D];华中科技大学;2005年
4 高兴泉;时域约束T-S模糊系统的控制方法研究[D];吉林大学;2006年
5 谢珺;二进制粒神经网络研究及其在故障诊断中的应用[D];太原理工大学;2009年
6 王庆凤;网络控制系统的鲁棒控制方法研究及仿真平台搭建[D];吉林大学;2009年
7 郑宇;分层强化学习算法及其应用研究[D];北京交通大学;2009年
8 张雪峰;线性时变周期系统的能控性、稳定性分析与粗糙控制[D];东北大学;2010年
9 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
10 张燕锋;三废锅炉智能控制系统的研究与应用[D];昆明理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李新飞;多级倒立摆控制技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 狄艳坤;神经网络技术在倒立摆系统中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
3 焦灵侠;模糊控制在倒立摆系统中的应用研究[D];西安工业大学;2010年
4 王玉琢;基于模糊神经网络的倒立摆系统控制研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 汪涛;模糊神经网络控制在单级倒立摆系统中的应用[D];合肥工业大学;2004年
6 王贞卫;倒立摆的非线性控制研究及虚拟实现[D];新疆大学;2008年
7 赵梦欣;倒立摆的非线性动力学与控制的研究[D];北京工业大学;2003年
8 郭刚;自适应神经模糊控制策略在倒立摆系统中的研究[D];太原理工大学;2004年
9 钱征;基于强化学习的倒立摆控制研究[D];北京工业大学;2005年
10 王瑞霞;基于强化学习的倒立摆控制[D];北京工业大学;2005年
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