收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

最优控制理论在倒立摆系统中的应用研究

于怀博  
【摘要】: 倒立摆系统是一个典型的单输入多输出、非线性不稳定系统,对这样一个复杂系统的研究,从理论上将涉及系统控制中的很多关键问题,如非线性问题、鲁棒性问题等。同时,对倒立摆控制的研究具有重要的工程背景,其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程控制领域中都有着广泛的用途。 本文根据拉格郎日方程,建立了二级倒立摆和三级倒立摆的数学模型。在此基础上,对倒立摆系统的各种运动状态进行了分析。根据最优控制理论基本原理,讨论了加权矩阵的选取原则,总结出试探法设计最优控制器的三个步骤。在系统稳定基础上,通过仿真实验,定性分析了加权矩阵的各个权值对倒立摆系统动态性能的影响。选取合适的加权矩阵设计最优控制器实现了二级、三级倒立摆系统仿真控制和二级倒立摆系统的实物控制。实验结果表明采用试探法设计的最优控制器可以控制非线性复杂系统,但此种方法具有一定的盲目性,并且加权矩阵的选取难以兼顾系统各方面的性能指标。 为了克服试探法设计最优控制器的不足,论文将极点配置法和最优控制理论相结合,用配置法设计系统的控制器。设计者可以自行选择系统的2个主导极点算出加权矩阵,再根据此加权矩阵设计极点配置最优控制器。此控制器很好地实现了二级倒立摆系统的仿真和实物控制,结果表明“算”出来的极点配置最优控制器控制效果更好、更精确,并且克服了试探法盲目性等缺点。三级倒立摆系统的仿真实验表明,极点配置最优控制器对更复杂的非线性系统也有很好的控制能力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 易杰;;基于状态反馈控制的倒立摆系统分析和设计[J];国外电子元器件;2008年08期
2 胡文奎;;一级倒立摆状态反馈控制系统设计[J];软件;2010年12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 高巍;邱联奎;;直线一级倒立摆的视觉伺服控制[J];工业控制计算机;2008年10期
5 潘健;王俊;汤才刚;;基于倒立摆的两种控制策略的研究[J];现代电子技术;2008年01期
6 杨世勇;谭翚;刘殿通;;倒立摆控制系统的设计与研究[J];电气传动自动化;2011年02期
7 肖军;白静;;状态反馈最优控制器设计及仿真[J];鞍山师范学院学报;2009年04期
8 孙亮;常青;阮晓钢;王嶷然;;基于DSP的倒立摆控制系统设计[J];控制工程;2008年02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 谢宗安;张滔;;进化神经网络在倒立摆控制中的应用[J];计算机仿真;2006年05期
11 刘春涛;武俊峰;;倒立摆系统的滑模变结构稳定控制[J];应用科技;2007年01期
12 杨兴明;孙锐;赵鹏;张培仁;;μC/OS-Ⅱ在倒立摆控制系统中的应用[J];计算机工程与应用;2009年22期
13 蒋国飞,吴沧浦;基于Q学习算法和BP神经网络的倒立摆控制[J];自动化学报;1998年05期
14 张玉梅;阮晓钢;;基于一种生长型神经网络的倒立摆控制[J];计算机仿真;2006年05期
15 李俊;高健;汪彦彦;;倒立摆系统的线性二次型状态反馈控制[J];兵工自动化;2007年03期
16 丁莉芬;安小宇;韩晓峰;宋寅卯;姜利英;;基于LQR的二级倒立摆模糊控制[J];煤矿机械;2009年09期
17 王红睿;赵黎明;;基于增强学习规则的倒立摆模糊神经网络控制器[J];吉林大学学报(信息科学版);2006年05期
18 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
19 丁康;方敏;吴震宇;;基于LabVIEW的倒立摆控制系统的设计与实现[J];微型机与应用;2011年13期
20 叶晓燕;傅保川;王俭;仲嘉霖;杨西侠;;基于模糊控制的旋转倒立摆系统[J];电机与控制学报;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙宝彩;祁载康;;带状态反馈约束的驾驶仪极点配置设计方法[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
2 王建平;邹银生;;板横向振动的主动控制研究[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
3 李新飞;朱齐丹;邢卓异;蔡成涛;;基于极点配置的二级倒立摆最优控制器设计[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
4 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
5 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
6 谢力华;陈强;黄家兴;李贻斌;苏学成;;PJR-2型喷浆机器人的变结构控制[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
7 杨冶杰;邵宁;;线性二次型最优控制器的设计与仿真[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
8 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
9 闰九喜;程兆林;;不正则广义系统二次指标问题[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
10 张博;张怀相;;倒立摆控制系统的遗传优化方法[A];浙江省电子学会2009学术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘鹏;非线性时滞系统最优控制器的近似设计研究[D];中国海洋大学;2005年
2 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
3 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
4 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
5 门少平;Ekeland变分原理在一致空间上的推广及其在最优控制理论中的应用[D];西北工业大学;2002年
6 孙亮;非线性系统最优控制的改进逐次逼近法研究[D];中国海洋大学;2007年
7 张丽霞;汽车操纵稳定性和平顺性中逆问题的研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 樊铭渠;时滞及非线性系统最优输出跟踪控制研究[D];中国海洋大学;2008年
9 贺金凌;外汇储备的最优控制理论与模型研究[D];西南财经大学;2000年
10 许亚善;满足一致Lipschitz条件的最优反馈控制问题[D];复旦大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于怀博;最优控制理论在倒立摆系统中的应用研究[D];华中科技大学;2007年
2 秦毅;二级倒立摆系统的模糊控制策略研究[D];内蒙古工业大学;2007年
3 王俊;基于倒立摆的三种控制策略的研究[D];湖北工业大学;2008年
4 程键;倒立摆系统的稳定控制[D];长春理工大学;2008年
5 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
6 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
7 刘丽丽;倒立摆系统控制方法的研究[D];长春理工大学;2010年
8 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
9 王瑞霞;基于强化学习的倒立摆控制[D];北京工业大学;2005年
10 孙晓敏;二级倒立摆的加权变量变论域模糊控制[D];内蒙古工业大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 黄兴华;平安电气开发出新一代通风机[N];中国工业报;2005年
2 杨冰 特约记者 刘程 本报记者 于莘明;谁牵“神舟”太空行[N];科技日报;2005年
3 本报特约记者 杨其才 唐文俊;我国低轨道航天测控技术日臻成熟[N];大众科技报;2004年
4 记者 奚启新;绕地2700圈,“神五”轨道舱昨“下班”[N];新华每日电讯;2004年
5 本报记者 赵亚辉 蒋建科 余建斌;新“长二F”,新在哪里?[N];人民日报;2011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
  • 010-62982499
  • 010-62783978