基于LQR对直线倒立摆的稳摆控制研究及实现

作     者：张慧慧 侯伯杰 高建设 郭明 ZHANG Hui-hui;HOU Bo-jie;GAO Jian-she;GUO Ming

作者机构：郑州大学机械与动力工程学院河南郑州450001 

基　　金：河南省高等学校重点科研项目(19A460008) 

出 版 物：《机械设计与制造》 (Machinery Design & Manufacture)

年 卷 期：2024年第395卷第1期

页      码：186-190页

摘      要：针对倒立摆的稳摆控制问题,研究设计了一个LQR控制器。首先,考虑摆杆摆动的阻力矩,采用牛顿力学分析方法推导出直线倒立摆的数学模型,建立了其线性状态空间模型,并分析了系统的稳定性、能控性与能观性。通过采用仿真试凑确定加权矩阵Q、R,得到状态反馈增益矩阵K,完成LQR控制器的设计。之后,搭建了以开放式运动控制器为核心的倒立摆实验平台,在计算机上开发了实时人机交互程序,在运动控制器里编写了倒立摆控制算法。最后,进行了仿真与实测实验,验证了所设计的LQR控制器的有效性和可行性。

主 题 词：直线倒立摆 LQR 运动控制器 最优控制 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 08[工学] 0835[0835] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-3997.2024.01.037

馆 藏 号：203125448...