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。

摘要：针对传统的直线倒立摆PID控制器参数整定方法主观性强,系统响应性能不佳等问题,提出了一种基于变论域模糊PID参数整定方法用于直线倒立摆系统的控制。首先采用机理建模法建立了直线倒立摆数学模型,其次利用MATLAB/Simulink搭建了直线倒立摆双闭环控制模型,设计了变论域模糊PID控制器与PID控制器对比分析,最终在某公司的直线倒立摆上实现了基于变论域模糊PID控制的直线倒立摆稳摆控制。通过仿真与实验结果分析,相较于PID控制器,采用变论域模糊PID控制器对直线倒立摆系统控制具有较好的稳定性与更强的抗干扰性。

摘要：针对直线倒立摆系统,提出了一种优化的快速摆起控制方法和基于ANFIS-PI的稳定控制算法。建立了直线倒立摆系统的数学模型,根据Lyapunov能量反馈思想对基于能量的起摆控制策略进行优化,实现了倒立摆系统的快速起摆实时控制,并从实验角度设计切换控制策略过渡到系统的平衡控制。采用小车跟踪方波信号获取样本数据,引入PI控制器,完成了基于ANFIS-PI稳摆控制器的设计。仿真和实验结果表明,优化后的起摆控制算法显著提高摆杆摆起速度,系统具有较强的鲁棒性,自适应性和动态性能。

摘要：直线倒立摆是一个高度非线性系统,具有强耦合和复杂不稳定的特点,在已建立的倒立摆数学模型的基础上,针对常规滑模控制方法容易使系统出现高频抖振,导致系统稳定性差的问题,以直线倒立摆为被控对象,采用指数趋近律、饱和函数趋近律和连续函数趋近律等控制方法对直线倒立摆进行控制,应用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,三种控制方法均能实现对直线倒立摆的稳定控制,并且后两种方法能明显的削弱系统的抖振,为直线倒立摆稳定性设计提供了依据。

摘要：针对直线倒立摆系统不稳定的问题,在前期研究的基础上,建立了直线一级倒立摆数学模型,并对自行研制的直线一级倒立摆进行参数分析,推导出了状态空间方程,给出了Pro/E模型图。接着,为确保系统能更加稳定地控制,研究设计了相应的LQR控制器,绘制了控制系统结构框图,最后进行了LQR控制参数仿真。仿真结果证明了研究设计的有效性和可行性。

摘要：针对便携式直线一级倒立摆特有的系统(小车运动和摆杆运动),在单独分析了小车和摆杆的运动形式之后,设计了对两种独立运动形式进行控制的控制器,并对设计的控制器进行仿真分析,得到了一种对倒立摆系统进行实时控制的最佳控制器。

摘要：基于自动化专业应用型人才培养的探索与实践,并结合自动化专业教学和科研的实际经验,产学研相结合,开发实现了基于NI ELVIS的直线电机创新实验平台。该平台充分利用了NI ELVIS和LabVIEW的优点,实现了NI ELVIS和直线电机的软硬件的联接;实验设计以创新和实际能力培养为目标,增强学生分析问题与解决问题的能力,通过选取不同的控制策略,可实现直线电机跟踪正弦曲线的控制和直线倒立摆控制系统的综合实验,从而使学生加深对控制基本理论与基本概念的理解,培养创新思维和创新能力。

摘要：在FPGA上设计部署模糊自适应PID算法,并针对典型的自动控制对象--直线倒立摆完成稳摆控制,以验证该算法的硬件可实现性。在直线倒立摆模型基础上,运用模糊控制理论对PID参数进行自适应整定,再根据模糊PID处理过程,结合离散PID算法,采用半查表加半计算方式,在Quartus Ⅱ及Modelsim平台上完成Verilog HDL的硬件编程设计与仿真。通过Simulink仿真比较可知,模糊自适应PID相对于经典PID控制的响应性能指标更优,最后基于EP4CE6E22C8N芯片,以较少的资源开销实现了控制器设计。基于FPGA的模糊自适应PID控制器能够充分利用该器件特性,凸显模糊自适应PID算法优势,实现对倒立摆的实时控制。

摘要：为实现倒立摆系统彻底的“全分布式控制”,提出一种基于PID算法的优化分布式动态切换策略控制算法,对直线倒立摆系统进行分布式控制,并使用MATALB仿真得到可靠的PID参数,以缩小硬件设计中参数整定的凑试范围。利用NXP的LPC54618微控制器,采用合理的CAN FD节点布置,完成各节点软硬件设计,实现对倒立摆的实时控制。通过CANoe测试及诊断功能得到CAN FD总线在分布式控制中的各项性能指标。结果表明,分布式控制实现了稳摆,该总线协议在典型的分布式控制系统中将响应时间响应时间缩短了33.88%,总线负载率减少了35%。