单级倒立摆控制方法研究
来源期刊：控制工程2010年第6期
论文作者：桑英军 范媛媛 徐才千
文章页码：743 - 1495
关键词：单级倒立摆;PID;LQR;模糊变结构;
摘 要：倒立摆系统是一非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置。针对直线单级倒立摆系统的平衡控制问题,对其进行数学建模并进行了能控性分析,采用PID,LQR,模糊变结构3种不同的控制方法,并在Matlab环境下进行仿真,控制效果的实验对比证明了3种方案对系统平衡控制的有效性,同时也展示了它们的控制品质和特性。PID控制结构简单易于实现,LQR控制较PID控制超调量小,调节时间短,且稳定性优于PID控制器,模糊变结构控制器具有较优的鲁棒性及瞬态特性,系统受到参数摄动和外干扰时具有不变性,超调最小。3种控制策略仿真的对比结果对该方向的研究具有理论指导意义。
桑英军1,2，范媛媛1,3，徐才千1
1. 淮阴工学院电子与电气工程学院2. 东南大学电气工程学院3. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
摘 要：倒立摆系统是一非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置。针对直线单级倒立摆系统的平衡控制问题,对其进行数学建模并进行了能控性分析,采用PID,LQR,模糊变结构3种不同的控制方法,并在Matlab环境下进行仿真,控制效果的实验对比证明了3种方案对系统平衡控制的有效性,同时也展示了它们的控制品质和特性。PID控制结构简单易于实现,LQR控制较PID控制超调量小,调节时间短,且稳定性优于PID控制器,模糊变结构控制器具有较优的鲁棒性及瞬态特性,系统受到参数摄动和外干扰时具有不变性,超调最小。3种控制策略仿真的对比结果对该方向的研究具有理论指导意义。
关键词：单级倒立摆;PID;LQR;模糊变结构;
