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一种倒立摆的控制方案

介绍一种倒立摆的串级控制方案。对主控制器的输出加了限位,从而由对倾斜角的给  (本文共3页) 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

二级倒立摆系统的稳定控制研究

倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的高阶不稳定系统,它是检验各种新的控制理论和方法有效性的典型理想模型。在其控制过程中,能有效地反映诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多关键问题。近年来,许多学者已经应用各种各样的控制方法对倒立摆系统进行广泛地研究,尽管国内外对倒立摆的研究已有显著成果,但作者对倒立摆的研究才刚刚起步,需要在学习和总结已有经验的基础上,研究倒立摆的控制,以提高控制理论的水平。本文以二级倒立摆模型为控制对象,首先在阐述了倒立摆系统控制的研究发展过程和现状之后,介绍了倒立摆系统的结构和数学模型,并详细推导了二级倒立摆的数学模型。其次,本文主要研究倒立摆系统的现代以及智能控制方法,用极点配置、LQR最优控制、滑模变结构和模糊控制设计了控制器,通过MATLAB及SIMULINK仿真,分析指出各种方法之间的优缺点,结果表明:智能控制策略不仅能满足非线性系统的控制要求,而且能明显改善控制指标,整个系统具...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

自校正仿人智能控制器及其在等摆长倒立摆系统中的应用

如何让双足机器人象人一样奔跑起来,一直以来是科技工作者们持续研究的热点和难点。以人类的奔跑动作为例,它包含了单足倒立稳定问题,双足倒立稳定问题,人体姿态控制问题和人体平衡态的破坏与重建问题。人体的脚关节、膝关节、髋关节等关节相当于倒立摆的摆杆连接点,人体各关节之间的骨骼相当于倒立摆的各级摆杆,可见多级倒立摆就是人体奔跑运动的物理模型,其倒立平衡问题的本质与双足机器人奔跑问题的本质一致。不仅如此,等摆长多级倒立摆系统也是火箭发射、机械臂和自平衡小车等系统的物理原型,它们的运动规律和控制机理具有高度相似性。同时因本文使用的多级倒立摆为等摆长配置,较内短外长型摆长配置具有更强烈的非线性、耦合性和自不稳定性,使得等摆长多级倒立摆的研究具有相当的挑战性和趣味性。因此本文选用等摆长三级倒立摆作为研究平台,旨在研究双足机器人等类人形机器人快速奔跑起来的平衡本质,同时为体操机器人、自由连杆、机械臂等复杂系统的运动控制提供一个新方法、新框架和新角...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
北京交通大学

无模型自适应编队控制方法研究及在NAO机器人中的应用

多智能体系统是由多个智能体按照一定方法或规律有机结合而成,相较于单智能体系统,多智能体系统不仅具有所有单智能体的特性和优点,并且可以通过智能体之间的协作完成更加复杂、困难的任务。多智能体编队控制是多智能体协同运动控制的基础,也是研究的热门方向之一。目前的多智能体编队控制方法多需要系统同构且模型已知,无模型自适应控制属于数据驱动控制,无需建模,仅利用系统输入输出数据设计控制器,无模型自适应控制为未知异构多智能体编队控制提供了一种新的思路。本文研究了基于一类异构非线性多智能体系统的编队控制问题,提出了一种无模型自适应编队控制方案,通过轮式倒立摆的MATLAlB编队仿真和NAO机器人编队实验验证了所提编队控制方案的有效性。具体工作如下:(1)学习和研究几种常用的编队控制方法以及无模型自适应控制算法,将基于全格式动态线性化的无模型自适应控制方法与图论法相结合,提出了一种未知异构非线性多智能体系统的基于全格式动态线性化方法的无模型自适应编...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

三并联耦合倒立摆控制规律研究

三并联耦合倒立摆系统是一种高阶的非线性关联大系统。此系统不仅结构复杂参数多,而且其中存在着参数的摄动和相互关联的变化,故对其进行精确的建模是很困难的。要找到有效的控制方案以实现它的稳定控制同样是一件比较复杂的事情。本文就是对以上问题进行了深入细致的研究和分析。文中应用现代控制理论、滑模变结构控制理论和模糊控制理论设计了两种三并联耦合倒立摆系统的控制方案。首先,介绍了整个系统的物理结构,推导出了系统近似的线性定常系统模型并对系统进行了初步分析。接着用具备自适应控制特点的滑模变结构控制理论,设计了系统的滑模变结构控制方案。再用具备一定人工智能的模糊控制理论设计了系统的模糊逻辑控制方案。同时对两种控制方案分别进行了仿真分析,编写了两种方案的计算机实时控制程序。最后对整个系统进行了计算机控制实验以检验上述两种方案的有效性,实验取得了比较理想的效果。  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

基于模糊逻辑的多级倒立摆控制系统研究

倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的自然不稳定高阶系统。实现倒立摆的精确控制对工业复杂对象的控制有着不可估量的工程应用价值,同时倒立摆的研究在双足机器人行走、火箭发射过程的姿态调整和直升机飞行控制领域中有重要的现实意义。本文以固高直线倒立摆系统为研究对象,主要采用模糊逻辑控制理论研究了多级倒立摆控制系统的仿真和实物实现问题。论文主要工作如下:1.分析了倒立摆系统的组成结构和运动特性,采用拉格朗日方法和牛顿-欧拉方法分别建立了二级倒立摆和三级倒立摆系统的数学模型,接着对倒立摆系统进行了定性分析,证明了倒立摆系统的开环系统是不稳定的,但在平衡点附近是完全能控和能观测的,同时阐明了三级倒立摆的相对能控度比二级小很多,说明其控制难度更大。2.对二级倒立摆,设计了极点配置反馈控制器和线性二次型最优状态反馈控制器;阐述了基于系统理想闭环响应曲线法制定模糊控制规则库的思想,减少了以往依靠专家经验或熟练操作工人的实际经验制定...  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>