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基于LQR算法的三级倒立摆控制系统的仿真研究 被引量:5
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作者 李宇成 朱兴 +1 位作者 郑兴凯 阴亮 《北方工业大学学报》 2006年第3期35-40,共6页
倒立摆是智能控制的理想实验对象.本文首先建立了直线三级倒立摆的非线性数学模型,然后在平衡点处对其线性化,再利用二次型最优控制理论,导出控制规律.本文以MATLAB为仿真工具,设计了一系列稳定摆动和加扰实验,通过分析三级摆仿真实验曲... 倒立摆是智能控制的理想实验对象.本文首先建立了直线三级倒立摆的非线性数学模型,然后在平衡点处对其线性化,再利用二次型最优控制理论,导出控制规律.本文以MATLAB为仿真工具,设计了一系列稳定摆动和加扰实验,通过分析三级摆仿真实验曲线,明确了加权矩阵Q中各权系数对倒立摆稳定影响的相对重要程度,由此来优化加权系数的选择.实验表明,这样选择参数后,系统显示出较好的鲁棒性及动态特性. 展开更多
关键词 三级倒立摆 LQR算法 最优控制
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三级倒立摆系统最优摆杆长度组合选取的研究 被引量:2
2
作者 姬北辰 丛爽 《计算机仿真》 CSCD 2006年第1期258-261,共4页
基于系统能控矩阵特征根距离原点的位置反映系统能控性大小的原理,提出一种通过计算系统能控矩阵最小模特征根来确定三级倒立摆最优摆长组合的方法。通过对不同摆长组合所构成的三级倒立摆系统在相同控制策略下的控制系统的仿真实验性... 基于系统能控矩阵特征根距离原点的位置反映系统能控性大小的原理,提出一种通过计算系统能控矩阵最小模特征根来确定三级倒立摆最优摆长组合的方法。通过对不同摆长组合所构成的三级倒立摆系统在相同控制策略下的控制系统的仿真实验性能的对比,验证了在综合考虑系统位移量以及控制量大小的情况下,根据所提出的方法设计出的三级倒立摆系统的摆杆长度组合是最优的,并使用该方法得到了一定范围内三级倒立摆的最优摆长比值与固定摆杆的不同长度之间的对应关系。 展开更多
关键词 系统能控矩阵 特征根 最优控制 三级倒立摆系统
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三级倒立摆的加权变量模糊神经网络控制 被引量:2
3
作者 姚凌虹 尹鑫鹏 张重阳 《自动化技术与应用》 2008年第11期7-10,78,共5页
为了提高三级倒立摆系统控制的响应速度和稳定性,在设计Mamdani型模糊推理规则控制器控制倒立摆系统稳定的基础上,设计了一种更有效率的基于Sugeno型模糊推理规则的模糊神经网络控制器。该控制器使用BP神经网络和最小二乘法的混合算法... 为了提高三级倒立摆系统控制的响应速度和稳定性,在设计Mamdani型模糊推理规则控制器控制倒立摆系统稳定的基础上,设计了一种更有效率的基于Sugeno型模糊推理规则的模糊神经网络控制器。该控制器使用BP神经网络和最小二乘法的混合算法进行参数训练,能够准确归纳输入输出量的模糊隶属度函数和模糊逻辑规则。通过与Mamdani型控制器的仿真对比,表明该Sugeno型模糊神经网络控制器对三级倒立摆系统的控制具有良好的稳定性和快速性,以及较高的控制精度。 展开更多
关键词 三级倒立摆 模糊控制 模糊神经网络控制
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拟人智能控制与三级倒立摆 被引量:32
4
作者 张明廉 郝健康 +1 位作者 何卫东 孙昌龄 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第6期654-661,共8页
提出以“广义归约”和“拟人”为核心的“拟人智能控制理论”,并基于此理论成功地解决了三级倒立摆的单电机控制这一控制界的世界性难题。阐述了倒立摆的拟人控制方法 。
关键词 人工智能 广义归纳 拟人 倒立摆 三级
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拟人智能控制三级倒立摆机理的研究 被引量:13
5
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 人工智能 反馈控制 三级倒立摆 智能控制
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拟人智能控制三级倒立摆 被引量:13
6
作者 张飞舟 沈程智 范跃祖 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2000年第2期17-20,共4页
文章主要阐述一种拟人智能控制三级倒立摆的方法。其控制策略可以不依靠精确的数学模型,而借助人的控制经验、直觉和计算机技术,将定性分析与定量估算有机地结合,从而形成一种有效的控制规律。实验结果表明,该方法对被控对象的状态... 文章主要阐述一种拟人智能控制三级倒立摆的方法。其控制策略可以不依靠精确的数学模型,而借助人的控制经验、直觉和计算机技术,将定性分析与定量估算有机地结合,从而形成一种有效的控制规律。实验结果表明,该方法对被控对象的状态和参数变化具有较强的稳定鲁律性和品质鲁律性,表明了拟人智能控制方法的可行性和有效性,是一种比较实用的控制方法。 展开更多
关键词 人工智能 智能控制 三级倒立摆 自动控制理论
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三级倒立摆的自动摆起与稳定控制 被引量:17
7
作者 张永立 程会锋 李洪兴 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期37-45,共9页
采用非线性逆系统轨迹控制实现三级倒立摆的自动摆起,并设计了变增益LQR控制器将其稳定在竖直倒立位置.首先,三级倒立摆从静止下垂状态摆起到竖直倒立位置的过程,从数学角度看是一个两点边值问题,通过求解该两点边值问题获得摆起的标称... 采用非线性逆系统轨迹控制实现三级倒立摆的自动摆起,并设计了变增益LQR控制器将其稳定在竖直倒立位置.首先,三级倒立摆从静止下垂状态摆起到竖直倒立位置的过程,从数学角度看是一个两点边值问题,通过求解该两点边值问题获得摆起的标称轨迹,利用逆系统方法设计前馈控制,同时结合增益调度反馈控制使摆起过程稳定;其次,在稳定控制阶段,采用基于逐点线性化的变增益LQR控制器,实现倒立摆的稳定控制.仿真实验验证了本方案的有效性. 展开更多
关键词 三级倒立摆 逆系统前馈控制 两点边值问题 增益调度反馈控制 变增益LQR
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三级倒立摆系统非线性模型的建立 被引量:1
8
作者 张葛祥 李众立 毕效辉 《西南工学院学报》 2001年第4期5-11,15,共8页
目前 ,人们对三级倒立摆系统的研究较少 ,其主要原因在于系统结构复杂和其非线性模型难以建立 ,这极大地限制了使用智能控制算法对其进行控制 ,本文在给出了三级倒立摆系统的硬件组成和分析了三级倒立摆的系统结构的基础上 ,用Lagrange... 目前 ,人们对三级倒立摆系统的研究较少 ,其主要原因在于系统结构复杂和其非线性模型难以建立 ,这极大地限制了使用智能控制算法对其进行控制 ,本文在给出了三级倒立摆系统的硬件组成和分析了三级倒立摆的系统结构的基础上 ,用Lagrange方程推导出了其非线性数学模型 ,并对系统进行了线性化和分析了系统的可控性和可观测性 。 展开更多
关键词 三级倒立摆 可控性 可观测性 非线性模型 系统结构 智能控制
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状态变量合成三级倒立摆模糊神经网络控制 被引量:7
9
作者 洪晓英 崔桂梅 +1 位作者 秦力舒 王建良 《控制工程》 CSCD 2004年第1期36-38,共3页
为解决模糊神经网络在控制多变量系统时的规则组合爆炸问题,提出了用状态变量合成模糊神经网络控制三级倒立摆的方法。该方法既能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题,又能适用对状态变量可按性质和类型分类的多变量系统... 为解决模糊神经网络在控制多变量系统时的规则组合爆炸问题,提出了用状态变量合成模糊神经网络控制三级倒立摆的方法。该方法既能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题,又能适用对状态变量可按性质和类型分类的多变量系统的控制,大大减少了模糊神经网络控制器的规则数,有利于利用专家的控制经验。实验结果证实了该方法的控制效果好,鲁棒性强。 展开更多
关键词 模糊神经网络 状态变量合成 三级倒立摆 鲁棒性 模糊控制
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三级倒立摆的LQG最优控制应用研究 被引量:8
10
作者 叶建斌 郭鸿武 《计算技术与自动化》 2011年第4期9-13,共5页
针对三级倒立摆的强耦合不稳定性,应用线性二次型高斯最优控制的方法,设计LQG控制器,对其进行Matlab仿真研究,仿真结果表明,设计的控制器能很好的对倒立摆进行稳定控制,且具有较好的抑制噪声和抗干扰能力。
关键词 三级倒立摆系统 LQG最优控制 MATLAB仿真
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三级倒立摆的自适应神经模糊控制(英文) 被引量:7
11
作者 高军伟 蔡国强 +2 位作者 纪志坚 秦勇 贾利民 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期278-282,共5页
在三级倒立摆(TIP)系统中, 应用神经网络与模糊控制相结合的自适应神经模糊推理系统(adaptive neural-fuzzy inference system), 根据样本数据调整隶属函数和控制规则参数, 使得训练后ANFIS控制器很好地模拟期望的输入输出数据. 仿真结... 在三级倒立摆(TIP)系统中, 应用神经网络与模糊控制相结合的自适应神经模糊推理系统(adaptive neural-fuzzy inference system), 根据样本数据调整隶属函数和控制规则参数, 使得训练后ANFIS控制器很好地模拟期望的输入输出数据. 仿真结果表明所设计的ANFIS控制器对三级倒立摆系统的稳定控制是可行的. 与LQR控制相比, 基于ANFIS控制的倒立摆系统具有良好的动态性能和抗干扰性能. 展开更多
关键词 三级倒立摆 自适应神经模糊推理系统 状态合成 LQR
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基于LQR三级倒立摆变论域自适应模糊控制 被引量:4
12
作者 洪晓英 刘成永 《控制工程》 CSCD 2006年第5期445-448,共4页
针对传统模糊控制的不足,以三级倒立摆为例,应用变论域自适应模糊控制理论,给出了三级倒立摆的数学模型,并验证了其可控性。考虑到三级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR理论先设计出状态反馈器,再进行降... 针对传统模糊控制的不足,以三级倒立摆为例,应用变论域自适应模糊控制理论,给出了三级倒立摆的数学模型,并验证了其可控性。考虑到三级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR理论先设计出状态反馈器,再进行降维处理。最后利用变论域自适应模糊控制理论给出伸缩因子,从而得到变论域自适应模糊控制器。仿真结果表明,该方法控制精度高,具有良好的稳定性和鲁棒性,可实现倒立摆系统的随动控制。 展开更多
关键词 三级倒立摆 变论域自适应模糊控制 LQR
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不确定非线性系统基于偏差分离的双线性控制 被引量:5
13
作者 杨玲玲 章云 陈贞丰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第10期1432-1442,共11页
非线性和不确定性是制约控制系统性能的主要因素,为此出现了许多方法都试图克服这些因素的影响.本文提出一种基于偏差分离的双线性控制策略,在线获取模型偏差信息,并采用简单的双线性控制结构,具有很好的工程意义.论文证明了双线性控制... 非线性和不确定性是制约控制系统性能的主要因素,为此出现了许多方法都试图克服这些因素的影响.本文提出一种基于偏差分离的双线性控制策略,在线获取模型偏差信息,并采用简单的双线性控制结构,具有很好的工程意义.论文证明了双线性控制系统指数渐近稳定的充分条件.仿真结果表明所提出的双线性控制策略的有效性. 展开更多
关键词 双线性控制 偏差分离 不确定非线性 三级倒立摆 变结构控制
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基于参数自适应模糊PI的三级倒立摆控制 被引量:5
14
作者 蔺小林 邓雄峰 李露 《控制工程》 CSCD 北大核心 2015年第3期404-408,共5页
三级倒立摆作为高阶次、多变量、非线性、强耦合的不稳定系统,不易对其进行有效控制。在基本模糊控制器基础上,设计了一种参数自适应模糊PI控制器。即通过LQR(Linear Quadratic Regulator)最优控制理论方法,确定出融合函数,降低了模糊... 三级倒立摆作为高阶次、多变量、非线性、强耦合的不稳定系统,不易对其进行有效控制。在基本模糊控制器基础上,设计了一种参数自适应模糊PI控制器。即通过LQR(Linear Quadratic Regulator)最优控制理论方法,确定出融合函数,降低了模糊控制器的输入维数,减少了控制器规则数。经过参数修正模糊控制器,实现参数自适应调整,提高了系统控制性能。通过SIMULINK仿真及对比,结果显示,系统能在较短时间内达到稳定,控制效果、稳定性及鲁棒性均较好,能满足系统要求。 展开更多
关键词 三级倒立摆 参数自适应 模糊PI控制 融合函数 LQR
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具有H_(∞)性能的输入受限三级倒立摆控制器设计
15
作者 韩光信 张保葵 《河南科技》 2024年第17期4-9,共6页
【目的】针对直线三级倒立摆控制输入受限下的稳摆控制问题,设计了具有H_(∞)性能的输入受限三级倒立摆控制器。【方法】利用线性矩阵不等式(LMI)方法,将控制输入约束问题转化为利用线性矩阵不等式求解优化值的优化问题,经Lyapunov稳定... 【目的】针对直线三级倒立摆控制输入受限下的稳摆控制问题,设计了具有H_(∞)性能的输入受限三级倒立摆控制器。【方法】利用线性矩阵不等式(LMI)方法,将控制输入约束问题转化为利用线性矩阵不等式求解优化值的优化问题,经Lyapunov稳定性推导出符合条件的LMI,利用MATLAB中的LMI工具箱求解得到有效的K。进一步在控制输入受限下引入H_(∞)性能指标,使所设计的控制输入受限下的算法具有H_(∞)性能。【结果】仿真结果表明,该控制器对于控制输入受限下的复杂高阶次不稳定系统具有很好的控制效果。【结论】控制输入信号在给定的受限范围内实现了三级倒立摆的稳摆要求,且引入H_(∞)性能指标后控制输入和摆杆波动更小。 展开更多
关键词 直线三级倒立摆 控制输入受限 线性矩阵不等式(LMI) H_(∞)性能指标
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三级倒立摆的LQR方法优化参数控制 被引量:3
16
作者 陈健 张持健 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第29期245-248,共4页
倒立摆是智能控制的理想对象。使用拉格朗日方程建立三级倒立摆系统的非线性数学模型,在平衡点处对其线性化,利用LQR(Linear Quadratic Regulator)最优控制理论,导出控制规律。通过对三级倒立摆一系列稳定摆动和加扰实验仿真曲线的分析... 倒立摆是智能控制的理想对象。使用拉格朗日方程建立三级倒立摆系统的非线性数学模型,在平衡点处对其线性化,利用LQR(Linear Quadratic Regulator)最优控制理论,导出控制规律。通过对三级倒立摆一系列稳定摆动和加扰实验仿真曲线的分析,明确了加权矩阵Q中各权系数对系统稳定性控制的重要性,由此来优化权系数的选择。实验表明,系统显示出较好的鲁棒性和动态性能。 展开更多
关键词 三级倒立摆系统 LQR理论 最优控制 权矩阵
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基于LMI三级倒立摆系统的H_∞鲁棒控制 被引量:3
17
作者 吴文波 李小华 程万胜 《辽宁科技大学学报》 CAS 2010年第3期253-257,共5页
倒立摆系统为典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统,且存在不确定因素。针对三级倒立摆系统中所受摩擦的不确定性,采用LMI方法,设计了H∞鲁棒控制器,给出了控制器的求解方法。仿真实验证明,控制方法具有很好的鲁棒稳定性。
关键词 三级倒立摆 线性矩阵不等式(LMI) H∞鲁棒控制
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三级倒立摆的GA-PIDNN系统辨识 被引量:2
18
作者 张秀玲 樊红敏 +1 位作者 臧佳音 赵亮 《沈阳大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第2期113-118,共6页
针对典型的不稳定、多变量、非线性、强耦合的三级倒立摆系统,建立了基于GA优化的PID神经网络(GA-PIDNN)辨识结构,完成了GA与BP两种算法的简单对比,并给出了MATLAB仿真结果.结果表明,GA-PIDNN对于非线性三级倒立摆的辨识是有效的,且GA优... 针对典型的不稳定、多变量、非线性、强耦合的三级倒立摆系统,建立了基于GA优化的PID神经网络(GA-PIDNN)辨识结构,完成了GA与BP两种算法的简单对比,并给出了MATLAB仿真结果.结果表明,GA-PIDNN对于非线性三级倒立摆的辨识是有效的,且GA优于BP算法. 展开更多
关键词 三级倒立摆 辨识 PIDNN GA
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Simulation of a Triple Inverted Pendulum Based on Fuzzy Control
19
作者 Wei Chen Nkurunziza Theodomile 《World Journal of Engineering and Technology》 2016年第2期267-272,共6页
The inverted pendulum is a classic problem in dynamics and control theory and is widely used as a benchmark for testing control algorithms. This paper studies the use of fuzzy control method to study the stability con... The inverted pendulum is a classic problem in dynamics and control theory and is widely used as a benchmark for testing control algorithms. This paper studies the use of fuzzy control method to study the stability control problem of a triple inverted pendulum system. By the linear model of the system, the feedback weight matrix of the LQR optimal control and the feedback parameters of the linear optimal control are designed to determine the parameters of the fuzzy controller. The simulation results show that the proposed method can achieve the stability control of the three stage inverted pendulum, and has good dynamic performance with simple parameter selection. 展开更多
关键词 triple inverted pendulum Fuzzy Control LQR Matlab Simulation
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基于混沌搜索的三级倒立摆LQ控制器设计 被引量:1
20
作者 姚荣斌 李生权 张绍德 《航天控制》 CSCD 北大核心 2009年第2期3-7,共5页
研究利用混沌优化的LQ控制方法对三级倒立摆系统进行闭环控制。首先将混沌变量引入LQ控制器的权矩阵参数域,并进行全局范围内直接寻优,当获得全局近似最优解后,再缩小寻优区间,在次优解附近继续寻优,得到全局最优权矩阵参数。仿真结果... 研究利用混沌优化的LQ控制方法对三级倒立摆系统进行闭环控制。首先将混沌变量引入LQ控制器的权矩阵参数域,并进行全局范围内直接寻优,当获得全局近似最优解后,再缩小寻优区间,在次优解附近继续寻优,得到全局最优权矩阵参数。仿真结果表明了该方法的有效性和具有良好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 混沌 LQ控制器 三级倒立摆 参数最优化 性能指标
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