倒立摆教学实验系统的设计与应用 被引量：8

1

作者 李东 陈强 +1 位作者 孙振国 刘鹏飞 《实验技术与管理》 CAS 2006年第9期100-102,106,共4页

介绍了自行研制的小车型一级倒立摆教学实验系统,阐述了系统的构成及特点,并详细介绍了基于此系统所专门设计的4个实验.该系统主要用于机电控制类课实践教学,使学生综合运用所学知识,全面掌握实际机电系统控制问题的认识、分析和解决的... 介绍了自行研制的小车型一级倒立摆教学实验系统,阐述了系统的构成及特点,并详细介绍了基于此系统所专门设计的4个实验.该系统主要用于机电控制类课实践教学,使学生综合运用所学知识,全面掌握实际机电系统控制问题的认识、分析和解决的一般方法. 展开更多

关键词 倒立摆 实验系统 机电控制

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拟人智能控制三级倒立摆机理的研究 被引量：13

2

作者 张飞舟 陈伟基 沈程智 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期151-155,共5页

从杂技顶杆演艺的机理出发，采用相平面分析法并结合人的控制经验，阐述一种比较直观的定性分析与定量估算相结合的拟人智能控制倒立摆方法，从而形成一级倒立摆的控制规律．在引入“等效小车”概念的基础上，易将一级倒立摆系统的分析... 从杂技顶杆演艺的机理出发，采用相平面分析法并结合人的控制经验，阐述一种比较直观的定性分析与定量估算相结合的拟人智能控制倒立摆方法，从而形成一级倒立摆的控制规律．在引入“等效小车”概念的基础上，易将一级倒立摆系统的分析方法推广到二级、三级（甚至更多级）倒立摆系统的分析．理论分析与实测结果是一致的，从而表明相平面这种定性的分析方法分析倒立摆是可行的． 展开更多

关键词 摆 人工智能 反馈控制 三级倒立摆 智能控制

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倒立摆的神经网络自适应滑模控制 被引量：14

3

作者 彭继慎 刘盼 宋立业 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第11期1976-1981,共6页

针对倒立摆系统的欠驱动、非线性和存在外界干扰的特点,提出一种基于RBF神经网络自适应滑模控制方法。首先将倒立摆系统的数学模型转换成符合欠驱动系统特征的标准形式,然后采用分层滑模控制方法设计控制律。RBF神经网络自适应方法对系... 针对倒立摆系统的欠驱动、非线性和存在外界干扰的特点,提出一种基于RBF神经网络自适应滑模控制方法。首先将倒立摆系统的数学模型转换成符合欠驱动系统特征的标准形式,然后采用分层滑模控制方法设计控制律。RBF神经网络自适应方法对系统的不确定参数以及小车与导轨之间摩擦力等外界非线性干扰引起的不确定上界进行补偿,减小控制器的控制输出量,提高了控制精度。仿真结果表明,该方法具有很好的鲁棒性和抗干扰能力,能满足系统要求。 展开更多

关键词 倒立摆 滑模控制 自适应 RBF神经网络

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二轮行走倒立摆系统建模与鲁棒方差控制 被引量：9

4

作者 陈星 魏衡华 张玉斌 《计算机仿真》 CSCD 2006年第3期263-266,共4页

为了控制二轮行走倒立摆在保持摆杆稳定的同时在水平面上自由行走,首先应用动力学原理对其进行受力分析,建立整个系统的状态空间方程,并将该方程解耦分解成两个独立的子系统。在建模的过程中充分考虑系统中可能存在的不确定性以及噪声... 为了控制二轮行走倒立摆在保持摆杆稳定的同时在水平面上自由行走,首先应用动力学原理对其进行受力分析,建立整个系统的状态空间方程,并将该方程解耦分解成两个独立的子系统。在建模的过程中充分考虑系统中可能存在的不确定性以及噪声。然后在不确定模型的基础上,应用具有圆盘极点和反差约束的鲁棒控制算法来设计该系统的状态反馈控制律,使得闭环系统在噪声以及所有允许的不确定性的影响下,仍然能够保证较好的动态和稳态性能。仿真和实际应用均表明该方法是有效的。 展开更多

关键词 二轮行走倒立摆 不确定性 鲁棒 方差

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基于DSP的二轮小车-倒立摆系统 被引量：11

5

作者 段旭东 魏衡华 陈星 《控制工程》 CSCD 2004年第6期521-524,共4页

为了提高倒立摆运动的自由度,同时也提高了控制难度,以便实现更多的控制内容,利用DSP的强大功能,设计了一种基于DSP的二轮小车 倒立摆系统。介绍了以DSP芯片TMS320LF2407为核心的二轮小车 倒立摆的硬件系统的开发,以及运用现代控制理论... 为了提高倒立摆运动的自由度,同时也提高了控制难度,以便实现更多的控制内容,利用DSP的强大功能,设计了一种基于DSP的二轮小车 倒立摆系统。介绍了以DSP芯片TMS320LF2407为核心的二轮小车 倒立摆的硬件系统的开发,以及运用现代控制理论设计的控制软件,实现小车 倒立摆的倒立平稳控制和在小车 倒立摆保持倒立状态下的自由位置移动控制。控制结果表明了二轮小车 倒立摆系统的设计是成功的,原先的控制设想也是可行的。 展开更多

关键词 二轮小车—倒立摆系统 DSP TMS320LF2407 倒立摆控制

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小车倒立摆的自适应动态面控制 被引量：4

6

作者 黄辉先 丁灿 刘嘉婷 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1002-1008,共7页

针对一类含有参数扰动和外部扰动的不确定欠驱动系统提出了一种改进自适应动态面控制方法.首先通过坐标变换,小车倒立摆模型转换成部分反馈形式,由半严格形式模型设计动态面控制器.利用模糊逻辑处理系统不确定性的能力设计自适应控制器... 针对一类含有参数扰动和外部扰动的不确定欠驱动系统提出了一种改进自适应动态面控制方法.首先通过坐标变换,小车倒立摆模型转换成部分反馈形式,由半严格形式模型设计动态面控制器.利用模糊逻辑处理系统不确定性的能力设计自适应控制器,然后在传统动态面控制器设计中采用跟踪微分器来得到原稳定化函数的精确微分,解决传统反步法的"微分爆炸",显著提升闭环系统的性能.采用李雅普洛夫方法,设计适当的参数,系统跟踪误差能收敛到原点,仿真结果验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 小车倒立摆 动态面控制 模糊系统 跟踪为微分器 稳定性

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小车单摆系统仿人智能控制与参数优化仿真 被引量：1

7

作者 吴垣甫 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2010年第1期120-128,共9页

基于动觉智能图式的仿人智能控制理论设计小车单摆系统的控制器,包括:建立拉格朗日动力学模型,规约简化控制问题,划分控制阶段,设计子控制器并组成总控制器.基于Simulink构建仿真模型,将各控制阶段用Matlab程序实现后,与仿真模型相结合... 基于动觉智能图式的仿人智能控制理论设计小车单摆系统的控制器,包括:建立拉格朗日动力学模型,规约简化控制问题,划分控制阶段,设计子控制器并组成总控制器.基于Simulink构建仿真模型,将各控制阶段用Matlab程序实现后,与仿真模型相结合进行摆起和稳定控制的仿真研究.基于二进制和浮点数两种编码方式的遗传算法对小车单摆控制器参数进行优化,寻求最优控制参数. 展开更多

关键词 小车单摆 仿人智能控制 遗传算法 参数优化

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基于非线性干扰观测器的一类欠驱动系统跟踪控制 被引量：6

8

作者 黄辉先 丁灿 刘嘉婷 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期549-554,共6页

针对一类欠驱动系统的跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的控制策略.首先给出一种基于跟踪误差的输出函数,通过等式变形和Butterworth低通滤波器解决未知控制方向问题;其次,引入一种新型非线性干扰观测器,对系统未知模型进行补... 针对一类欠驱动系统的跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的控制策略.首先给出一种基于跟踪误差的输出函数,通过等式变形和Butterworth低通滤波器解决未知控制方向问题;其次,引入一种新型非线性干扰观测器,对系统未知模型进行补偿,使控制器的设计无需知道系统的结构和参数;再次,通过对系统的内部动态和外部动态的分析,证明闭环系统的输出收敛于原点,跟踪误差信号一致最终有界;最后,将该方法应用于小车倒立摆模型,仿真结果表明了所提出方法的有效性. 展开更多

关键词 欠驱动系统 非线性干扰观测器 输入-输出线性化 信号一致最终有界 小车倒立摆

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小车-二级倒立摆系统的仿人智能控制策略和算法 被引量：1

9

作者 张丽娟 涂亚庆 《自动化与仪器仪表》 2006年第5期1-5,20,共6页

分析了小车-二级倒立摆系统(CDPS)的运动特性,给出了数学模型;重点针对CDPS的各个运动阶段,提出了仿人智能控制策略,给出了相应的仿人智能控制算法;得出了仿真实验结果并进行了分析。

关键词 小车-二级倒立摆系统 仿人智能控制 控制策略 控制算法

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电子信息类专业数字信号处理课程教学的探讨——以倒立摆小车的理论分析与系统实现为例 被引量：3

10

作者 成慧 陈有生 张萍 《武汉大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期274-278,共5页

数字信号处理是电子信息类专业重要的专业基础课,针对电子信息学科之间相互交叉融合、电子信息技术快速发展更新的特点,本文探讨了电子信息和通信工程专业数字信号处理课程的教学,以倒立摆小车的理论分析与系统实现为实例,向学生讲述数... 数字信号处理是电子信息类专业重要的专业基础课,针对电子信息学科之间相互交叉融合、电子信息技术快速发展更新的特点,本文探讨了电子信息和通信工程专业数字信号处理课程的教学,以倒立摆小车的理论分析与系统实现为实例,向学生讲述数字信号处理技术在控制领域中的应用,使学生了解数字信号处理与控制技术的交叉联系,培养和增强学生的学科综合能力和工程实践能力.Z变换是数字信号处理中重要的分析工具,应用Matlab软件,通过分析倒立摆小车的开环系统及反馈闭环系统在Z域内的稳定性,加深学生对Z变换的掌握和应用.以基于嵌入式系统的一级倒立摆小车为实验平台,通过可编程实现小车倒立摆的稳定,让电子信息与通信工程专业的学生建立闭环反馈控制的基本概念,并了解数字信号处理与控制技术两个领域间的相互联系. 展开更多

关键词 数字信号处理 倒立摆小车 工程实践能力 学科综合能力

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小车二级摆摆起控制器设计(英文) 被引量：6

11

作者 井上昭 邓明聪 +2 位作者 逸见知弘 植木信幸 平嶋洋一 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期709-716,共8页

研究了小车二级并行摆系统及小车二级串行摆系统的摆起控制器设计问题,并给出了这两种系统的实验结果.首先,针对上述两种系统,设计了两步控制器,即1)摆起双摆达到倒立稳摆位置的控制器,2)进行稳摆控制的控制器.其次,由于小车二级摆位移... 研究了小车二级并行摆系统及小车二级串行摆系统的摆起控制器设计问题,并给出了这两种系统的实验结果.首先,针对上述两种系统,设计了两步控制器,即1)摆起双摆达到倒立稳摆位置的控制器,2)进行稳摆控制的控制器.其次,由于小车二级摆位移受轨道长度限制,又考虑了小车位移的控制问题.上述两种实际系统的摆起及稳摆成功,验证了所提出设计方法的有效性. 展开更多

关键词 控制器设计 小车 并行 系统 串行 验证 设计方法 种系 摆位 倒立

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拟人智能控制在二轮小车倒立摆系统中的应用 被引量：5

12

作者 关世勇 魏衡华 陈星 《控制工程》 CSCD 2006年第5期433-435,共3页

二轮小车倒立摆系统模型存在很大的误差和不确定性,针对其在保持摆杆稳定的同时在水平面上自由行走具有很高难度的问题,应用基于遗传算法寻优参数的拟人智能控制算法,解决了该系统的控制问题。首先根据拟人智能控制算法理论得到定性控制... 二轮小车倒立摆系统模型存在很大的误差和不确定性,针对其在保持摆杆稳定的同时在水平面上自由行走具有很高难度的问题,应用基于遗传算法寻优参数的拟人智能控制算法,解决了该系统的控制问题。首先根据拟人智能控制算法理论得到定性控制律,然后采用遗传算法优化各个控制参数,该方法既利用了拟人智能控制算法这一定性控制律的强鲁棒性的特点,又利用了遗传算法良好的全局收敛性。实验结果表明,该算法不仅具有良好的抗干扰能力,而且具有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 二轮小车倒立摆 拟人智能控制 遗传算法

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小车三级摆摆起倒立的仿人智能控制 被引量：10

13

作者 李祖枢 但远宏 +1 位作者 温永玲 张华 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第S1期38-41,共4页

运用仿人智能控制 (HSIC)理论的方法 ,研究了直线小车三级摆系统 (CTPS)的摆起倒立控制问题 .通过对CTPS运动的物理过程分析 ,模仿人控制器的特点 ,设计了CTPS的HSIC控制器的动觉智能图式 .在摆起倒立过程中 ,HSIC控制器通过对三级摆杆... 运用仿人智能控制 (HSIC)理论的方法 ,研究了直线小车三级摆系统 (CTPS)的摆起倒立控制问题 .通过对CTPS运动的物理过程分析 ,模仿人控制器的特点 ,设计了CTPS的HSIC控制器的动觉智能图式 .在摆起倒立过程中 ,HSIC控制器通过对三级摆杆间运动姿态特征的感知和基于特征识别的多模态控制 ,使CTPS各级摆杆之间始终具有较小的相对运动趋势和较小的相对角度差 ,成为一个动态的“拟小车单摆”系统 .小车三级摆摆起倒立控制的仿真实验成功验证了该方法的有效性 . 展开更多

关键词 小车三级摆系统 摆起倒立控制 仿人智能控制 动觉智能图式

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二轮小车倒立摆系统避障控制研究 被引量：1

14

作者 薛彦诚 魏衡华 《计算机仿真》 CSCD 2008年第6期318-321,共4页

二轮倒立摆小车要求其在控制摆杆稳定的同时在水平面上自由行走,对控制的时效性上提出了严格的要求。在此基础上为了实现二轮小车倒立摆的超声波避障,采用以人工势场法为主,栅格法为辅的方案实施避障。首先,根据势场法快速反应的特点迅... 二轮倒立摆小车要求其在控制摆杆稳定的同时在水平面上自由行走,对控制的时效性上提出了严格的要求。在此基础上为了实现二轮小车倒立摆的超声波避障,采用以人工势场法为主,栅格法为辅的方案实施避障。首先,根据势场法快速反应的特点迅速给出避障决策。当势场法不能准确给出正确决策的时候,采用栅格法对其做辅助决策,弥补人工势场法的不足。仿真结果表明:基于以人工势场法为主,栅格法为辅的避障方法能有效的实现二轮倒立摆小车的避障功能。 展开更多

关键词 二轮小车倒立摆 避障 人工势场法 栅格法

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修正Hamilton方法及其在车载倒立摆稳定化问题上的应用(英文)

15

作者 张振兴 刘岩 王红 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2012年第2期267-277,共11页

本文基于反馈控制和带有控制的Hamilton系统的修正Hamilton函数,研究了车载倒立摆系统的稳定化问题.给出了利用修正Hamilton方法稳定化带有控制的Hamilton系统的一个准则.通过复杂的计算,证明了车载倒立摆系统的不稳定平衡态可以通过增... 本文基于反馈控制和带有控制的Hamilton系统的修正Hamilton函数,研究了车载倒立摆系统的稳定化问题.给出了利用修正Hamilton方法稳定化带有控制的Hamilton系统的一个准则.通过复杂的计算,证明了车载倒立摆系统的不稳定平衡态可以通过增加反馈控制的方式成为渐近稳定的平衡态.利用仿真验证了所给控制的有效性. 展开更多

关键词 车载倒立摆 修正Hamilton方法 稳定化

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基于小车倒立摆的《自动控制原理实验》教学实践 被引量：1

16

作者 卢惠民 薛小波 +1 位作者 韦庆 徐晓红 《科技资讯》 2018年第23期164-165,167,共3页

本文依托小车倒立摆系统开设了《自动控制原理实验》课程的系列设计性、综合性实验项目,通过改革实验教学方法提高有限实验学时的实验效果,通过建设复杂控制系统综合实验项目提高学生运用控制理论解决实际问题的能力,通过改革教学组织... 本文依托小车倒立摆系统开设了《自动控制原理实验》课程的系列设计性、综合性实验项目,通过改革实验教学方法提高有限实验学时的实验效果,通过建设复杂控制系统综合实验项目提高学生运用控制理论解决实际问题的能力,通过改革教学组织模式提高课程组实验教学整体水平,上述措施的综合运用有效提高了本课程的实验教学效果。 展开更多

关键词 小车倒立摆 自动控制原理 实验教学

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基于变增益LQR控制方法的二级倒立摆自动摆起 被引量：14

17

作者 张永立 李洪兴 +1 位作者 苗志宏 程会锋 《系统工程理论与实践》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2011年第7期1341-1355,共15页

为了实现导轨受限情况下二级倒立摆非线性系统的自动摆起控制,提出了基于变增益LQR控制方法的自动摆起控制方案.首先,基于Lyapunov函数,设计了变参数切换控制器,通过限制小车运动的最大速度,将小车位移控制在一定的范围内,并将第一级摆... 为了实现导轨受限情况下二级倒立摆非线性系统的自动摆起控制,提出了基于变增益LQR控制方法的自动摆起控制方案.首先,基于Lyapunov函数,设计了变参数切换控制器,通过限制小车运动的最大速度,将小车位移控制在一定的范围内,并将第一级摆杆从下垂位置摆起到倒立位置;其次,采用变增益LQR控制方法将第一级摆杆稳定在倒立位置,同时,采用等效小车法将第二级摆杆摆起到倒立位置;最后,采用变增益LQR控制方法将两摆杆同时稳定在倒立平衡点.变增益LQR控制器的鲁棒性较强,避免了由于摆杆状态变化而引起小车位移的冲击.仿真和实物实验均验证了该控制方案的有效性. 展开更多

关键词 倒立摆 能量控制 变增益LQR控制器(VGLQR) 等效小车

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基于随机Hamilton实现的车摆系统干扰抑制控制 被引量：2

18

作者 曹桂州 刘艳红 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2016年第7期1006-1015,共10页

研究车摆系统在外部随机激励以及不确定扰动同时作用下的干扰抑制控制问题.首先给出了系统的随机不确定非线性动态模型,并通过反馈控制完成了系统的Hamilton实现,分析了系统的耗散性能.然后基于系统的耗散实现设计了干扰抑制控制器,该... 研究车摆系统在外部随机激励以及不确定扰动同时作用下的干扰抑制控制问题.首先给出了系统的随机不确定非线性动态模型,并通过反馈控制完成了系统的Hamilton实现,分析了系统的耗散性能.然后基于系统的耗散实现设计了干扰抑制控制器,该控制器设计能够充分利用系统的能量产生、耗散和转换特性.仿真结果验证了文章方法的有效性. 展开更多

关键词 车摆系统 随机非线性系统 Hamilton实现 耗散性 L2干扰抑制

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