收藏本站
《武汉科技大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于MATLAB的倒立摆控制及参数优化

彭恒  
【摘要】: 作为一个典型的不稳定的非线性系统,倒立摆具有结构简单,成本低,便于用各种方法进行控制的特点,因而倒立摆系统常被人们用来检验各种控制方法的优劣。倒立摆控制的难点在摆起的控制,当前关于摆起控制的研究已经很多,但这些研究大多是在假定倒立摆系统小车轨道足够长的前提下进行的。 本文总体介绍了倒立摆系统的研究现状,并构建了一级倒立摆数学模型,提出了倒立摆控制中轨道长度受限所带来的控制难题。为解决该问题,本文引入摹矩阵的概念,利用摹矩阵的多阶段决策寻优的方法,将单级倒立摆的摆起控制表示为一个求最短时间的多阶段决策问题。通过采用VC与MATLAB混合编程,实现了用摹矩阵方法寻找到单级倒立摆摆起控制的最优路径与最优决策的目的。由于整个寻优过程中将小车位移与摆起时间均为优化参数,该方法可以达到在长度受限的轨道上以较少的时间实现摆起的目的。本文通过在Simulink环境下对轨道长度受限的单级倒立摆的仿真控制和实时控制,证明了该方法的可行性。同时,利用MATLAB的界面设计功能开发出了基于Simulink的单级倒立摆实时控制界面,操作简单,易于演示。 本文利用摹矩阵法寻优实现了在长度受限的短轨道上单级倒立摆的快速摆起控制,对摹矩阵法在寻优控制中的应用进行了研究,全文通过理论分析,软件寻优和实时控制证明了该方法的可行性。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP13;TP391.7

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王继军;孙灵芳;;倒立摆系统概述[J];自动化技术与应用;2011年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张金波;基于反馈线性化的一级倒立摆稳定控制[D];兰州交通大学;2009年
2 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
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯祥林,丛德宏,徐心和;倒立单摆摆起开环控制律的最优化算法[J];东北大学学报;2004年01期
2 郭钊侠,方建安,苗清影;倒立摆系统及其智能控制研究[J];东华大学学报(自然科学版);2003年02期
3 王仲民,孙建军,岳宏;基于LQR的倒立摆最优控制系统研究[J];工业仪表与自动化装置;2005年03期
4 朱文凯;袁桂嫦;朱学峰;;倒立摆的PID与LQR控制算法的对比研究[J];广东自动化与信息工程;2006年02期
5 薛花,纪志成,沈艳霞;倒立摆系统的模糊控制方法[J];江南大学学报;2003年04期
6 湛力;孙鹏;陈雯柏;;倒立摆系统的自摆起和稳定控制[J];计算机仿真;2006年08期
7 王轶卿,赵英凯;基于Bang-Bang控制的倒立摆系统摆起和镇定[J];机械与电子;2004年08期
8 李祖枢;力矩受限单摆的摆起倒立控制——仿人智能控制在非线性系统中的应用[J];控制理论与应用;1999年02期
9 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
10 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张兵;黄文生;周瑛;袁威;;基于COM组件的农业灌溉优化决策软件的开发[J];安徽农业科学;2009年32期
2 张奇;缸明义;;基于混沌变量的模糊控制器设计[J];安徽科技学院学报;2011年02期
3 唐志丹;;用摹矩阵寻求网络的最短路[J];鞍山钢铁学院学报;1991年04期
4 陶从江;;论对抗对策的解[J];安顺师范高等专科学校学报(综合版);2006年04期
5 陶从江;;线性规划的灵敏性分析[J];安顺学院学报;2008年01期
6 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
7 苏朋;戈新生;;欠驱动陀螺摆系统的非线性控制[J];北京机械工业学院学报;2006年03期
8 姜文超;王准;戈新生;;欠驱动Furuta摆的摇起与平衡控制[J];北京机械工业学院学报;2007年03期
9 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
10 于海征;MATLAB在虚拟现实技术中的应用[J];兵团教育学院学报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张军;贾瑞清;;基于DDE的Matlab与VB接口编程技术及其工程应用[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004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 张云电;余芳;;压电换能器和超声聚能器谐振频率数控修正方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
4 赵亮;李书;鲁大伟;;MLPG混合配点法在形状优化中的应用研究[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
5 卢朝双;黄大贵;;基于自适应神经模糊推理系统ANFIS的倒立摆控制研究[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年
6 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
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 侯祥林;徐心和;;单摆非线性系统阻尼参数的研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
9 ;Design of Cloud Model Controller Based on Multi-objective Optimization[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
10 李祖枢;谭智;王育新;张华;;斜轨道上小车二级摆摆起倒立实时控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈雯柏;无线传感器网络中MIMO通信与移动机器人控制的算法研究[D];北京邮电大学;2011年
2 牟峰;铁路车站取送车系统优化理论与方法研究[D];西南交通大学;2010年
3 张永立;空间多级倒立摆非线性控制方法研究[D];大连理工大学;2011年
4 庄开宇;变结构控制理论若干问题研究及其应用[D];浙江大学;2002年
5 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
6 谷晓平;GPS水汽反演及降雨预报方法研究[D];中国农业大学;2004年
7 熊玮;高炉下部气液两相逆流流体力学特性的研究[D];武汉科技大学;2005年
8 郑连清;火工品压药关键工艺与设备研究[D];重庆大学;2005年
9 丁仕燕;数控展成超声磨削陶瓷型面的基础研究[D];南京航空航天大学;2006年
10 么健石;图式理论在一类欠驱动机械系统控制中的应用研究[D];东北大学;2006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 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
3 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
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 姜辉;二级倒立摆控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 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
7 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
8 张宁;直线倒立摆起摆与稳摆控制的优化与改进[D];大连理工大学;2010年
9 徐启栋;基于上位机的旋转电弧信号处理及系统的智能化研究[D];湘潭大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王春民;安海忠;王丰贵;;基于VC和Simulink的电力电子仿真实验平台设计[J];吉林大学学报(信息科学版);2008年03期
2 王广雄,张静,罗晶,许万平;倒立摆的模型和控制问题[J];电机与控制学报;2004年03期
3 杨平;徐春梅;王欢;朱颖;于超;;直线型一级倒立摆状态反馈控制设计及实现[J];上海电力学院学报;2007年01期
4 蔡军;蔡芳;陈勇;;基于模糊控制二级倒立摆实验装置数模的建立[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年09期
5 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
6 单波,徐燕,赵建涛;预测控制算法及其在倒立摆中的应用[J];华北电力大学学报;2001年02期
7 班晓军;李士勇;;倒立摆的一种FUZZY-PD复合控制器设计[J];哈尔滨工业大学学报;2003年11期
8 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
9 黑文静;安刚;林皓;高飞;;输入-输出非线性反馈线性化方法在硬式空中加油控制系统设计中的应用[J];航空学报;2008年03期
10 金勇俊;江友谊;;反馈线性化导弹末制导自适应控制方法[J];火力与指挥控制;2008年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 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
2 徐若冰;基于极点配置的倒立摆控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 李翔;网络环境下的倒立摆控制研究[D];内蒙古科技大学;2008年
4 程会锋;倒立摆系统自动摆起控制的研究[D];大连理工大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 谭智;李祖枢;;加速度控制的倒立摆的S函数建模[J];重庆理工大学学报(自然科学);2013年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 吕志;基于部分解耦与模糊控制的变绳长三维吊车系统防摆与定位控制研究[D];河北工业大学;2011年
2 裴月琳;倒立摆系统稳摆控制算法研究[D];重庆大学;2012年
3 汤维;基于直线二级倒立摆控制系统的研究[D];内蒙古科技大学;2012年
4 刘浩梅;环形单级倒立摆的稳定控制研究与实现[D];湖南工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
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 强明辉,周鹏,李娟,邵常英;利用遗传算法优化线性二次型调节器(LQR)[J];甘肃工业大学学报;1998年04期
4 单波,徐燕,赵建涛;预测控制算法及其在倒立摆中的应用[J];华北电力大学学报;2001年02期
5 李平,王树青,王骥程;预测控制研究的概况[J];化工自动化及仪表;1995年06期
6 康赐荣,陈芳,魏腾雄;基于ANN的模糊控制规则的自动生成[J];华侨大学学报(自然科学版);1997年02期
7 曲建岭,王磊,高峰;基于信息融合的多输入模糊控制器设计方法[J];测控技术;1999年07期
8 严雪莉,江汉红;单级倒立摆控制方法的仿真对比研究[J];测控技术;2005年07期
9 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
10 王轶卿,赵英凯;基于Bang-Bang控制的倒立摆系统摆起和镇定[J];机械与电子;2004年08期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱翚;应用MATLAB仿真数字控制系统[J];苏州大学学报(工科版);2002年04期
2 钱裕禄;基于Simulink的小数-N分频锁相频率合成器设计与仿真[J];浙江万里学院学报;2004年05期
3 丁红;吴志;李宏光;;可视化神经网络模型参考控制器的设计[J];通化师范学院学报;2006年04期
4 周文彬;周怡;蔡永铭;陈华艳;;利用遗传算法搜索寻优图形化模型参数的研究[J];福建电脑;2007年02期
5 张岳;;基于SIMULINK的永磁同步电机控制系统的仿真设计[J];辽宁科技学院学报;2007年01期
6 韩珩;张海明;张波;;基于Simulink的受电弓运动学仿真[J];机械研究与应用;2007年02期
7 郭辉;王平军;郭涛;;基于Simulink的飞机液压助力器建模与仿真研究[J];机床与液压;2007年09期
8 张庸夫,柳和生,黄菊花;基于Matlab\Simulink的气体辅助注射压力控制系统的建模与仿真[J];计算机仿真;2000年05期
9 姜蕊辉;数字电路虚拟实验系统中虚拟器件的设计[J];微型机与应用;2001年01期
10 王洪斌,吴健珍,杨香兰,王洪瑞;Simulink(S-function)在复杂控制系统仿真中的应用[J];系统仿真学报;2001年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵国荣;谭莉;;某型导弹发射架方位随动系统建模及Simulink仿真[A];'99系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];1999年
2 王永江;黄光群;韩鲁佳;;基于SIMULINK的猪粪好氧堆肥热量平衡仿真研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 刘佳东;彭天好;朱刘英;胡佑兰;;基于AMESim与Simulink联合仿真的泵控马达复合调速系统控制[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
4 魏子良;张庆范;;现代运动控制中定子电压磁链仿真模型的建立[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
5 翟丽;潘永传;柳龙;;基于RecurDyn和Simulink的双电机驱动履带车辆转向动力学实时仿真[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
6 江一青;夏志军;;基于Simulink的声诱饵仿真研究[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年
7 孟月波;嵇启春;王学雷;;基于SIMULINK焦炉集气管压力系统仿真模型[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
8 张继研;王晓芳;孙旭东;;过程控制工程虚拟实验室开发[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
9 张喜海;张长利;房俊龙;于啸;;基于Simulink液体食品处理用方波脉冲发生网络仿真[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
10 张喜海;房俊龙;张长利;;基于Simulink液体食品处理用方波脉冲发生网络仿真[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;Altera:“软硬兼施”简化DSP设计[N];中国电子报;2002年
2 韩海娜;爱色丽推出全新印刷解决方案[N];中国包装报;2007年
3 马文方;中国IPv6能做世界表率[N];中国计算机报;2007年
4 ;俄罗斯JSC Kirov新建有色金属冷轧作业线[N];世界金属导报;2007年
5 本报记者 张小明许海涛 通讯员 于大元;奋战在千里管线的管道人[N];石油管道报;2007年
6 郭洪;F-35联合攻击战斗机完成首次模拟飞行试验[N];中国航空报;2004年
7 石元春(中国科学院院士、中国工程院院士);农业发展呼唤信息技术[N];中国民族报;2001年
8 刘锬;恰当选择嵌入式 Linux环境下的GUI系统[N];计算机世界;2005年
9 罗建忠;池潭水电厂建立二次系统安全防护网[N];中国电力报;2006年
10 罗 兵;智能机器人渴望走出实验室[N];中国质量报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈青;实时控制系统协同设计方法及应用研究[D];中南大学;2009年
2 张永立;空间多级倒立摆非线性控制方法研究[D];大连理工大学;2011年
3 何海;混合动力汽车控制系统设计与仿真[D];华中科技大学;2005年
4 曾海;中国先进研究堆数字化自动开堆和功率调节系统的研究和开发[D];中国原子能科学研究院;2005年
5 吴康新;混凝土高拱坝施工动态仿真与实时控制研究[D];天津大学;2008年
6 全灿;超临界流体萃取技术检测/脱除中药材中有机氯农残的研究[D];天津大学;2005年
7 刘奎建;大型地下洞室群施工进度实时控制研究[D];天津大学;2007年
8 夏锋;资源受限实时控制系统反馈调度[D];浙江大学;2006年
9 杨嵩;锥形件智能化拉深仿真系统的研究[D];燕山大学;2008年
10 曹志峰;高速铁路车辆—桥梁耦合系统动力学与控制一体化仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭恒;基于MATLAB的倒立摆控制及参数优化[D];武汉科技大学;2008年
2 朱明辉;基于SIMULINK的倒立摆系统拟人智能控制的研究及实时控制的实现[D];武汉科技大学;2006年
3 潘炜;ABS及自动变速箱的半实物仿真[D];大连理工大学;2004年
4 尹凤领;板带热连轧机组活套的智能控制[D];河北理工大学;2005年
5 周栋良;低成本合成气一步法制DME构建仿真模型及工业优化[D];同济大学;2006年
6 范开英;飞行模拟器燃油系统建模与仿真[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 宋江;小型甘蔗收获机液压系统设计与动态特性分析[D];广西大学;2005年
8 刘国富;工程船舶液压系统设计及打桩船液压系统的改进设计与仿真研究[D];上海海事大学;2004年
9 赵瑞萍;直流无刷电动机控制系统的设计与仿真[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 张松涛;减摇水舱优化设计及试验研究[D];哈尔滨工程大学;2006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