倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)擺控制算法研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是控制算法研究和驗證的有效實(shí)驗平臺，其控制算法在航空航天、工業(yè)控制等方面也有著廣泛應(yīng)用。倒立擺控制研究的核心問題是自動起擺和穩(wěn)擺控制。隨著研究的深入，組合控制算法、非線性控制算法、魯棒控制算法、自適應(yīng)控制算法已成為基于模型的倒立擺解析法控制算法的發(fā)展趨勢。
　　 圍繞固高科技有限公司直線一級倒立擺實(shí)驗系統(tǒng)，根據(jù)各層次實(shí)驗者對實(shí)驗的不同要求，本文重點(diǎn)研究了倒立擺組合穩(wěn)擺控制算法和非線性穩(wěn)擺控制算法。
　　 主要研

2、究工作如下：
　　 基于對手推擺桿改變倒立擺小車運(yùn)動方向的模擬，提出并設(shè)計了沖擊反向控制算法，解決了單變量擺桿控制無法控制倒立擺小車位置的問題。仿真實(shí)驗表明，沖擊反向控制算法滿足小車位置的控制要求，可實(shí)現(xiàn)小車周期性往復(fù)移動，使實(shí)驗者能反復(fù)觀測單變量擺桿控制的過程及效果。
　　 根據(jù)Backstepping思想，研究綜合出擺桿非線性控制律；結(jié)合線性最優(yōu)反饋律，綜合出小車倒立擺系統(tǒng)的控制律。有效克服了Backstepping

3、控制算法用于非線性非最小相位對象控制的障礙。
　　 針對上述模型，研究建立了小車倒立擺系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)系數(shù)模型-SDC(State-Dependent Coefficient)，推導(dǎo)出倒立擺系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)最優(yōu)反饋控制律-SDRE(State-Dependent Riccati Equation)，實(shí)現(xiàn)了直線一級倒立擺的非線性控制算法的整體設(shè)計。
　　 仿真研究表明：對直線一級倒立擺，引入的兩種非線性控制算法均有效，且SDRE