LQR控制策略
LQR控制策略倒立摆实物控制系统是一个典型的计算机控制系统，倒立摆的控制策略是通过软件实现的，因此控制软件的编写是实现倒立摆实物系统控制的重要环节。本系统的控制程序是用Matlab程序中Simulink编程实现的，在Win2000平台上运行。 分析小车受力情况，其中F是电机施加给小车的控制量(力)，N是一级摆杆给小车的作用力， 0f r&是小车的滑动摩擦力。由此可见下摆受力几乎与小车加速度成线性关系。如果小车加速度得到很好的跟踪，下摆受力就会有效地矫正摆杆偏角。 通过编码器反馈小车位移和摆角位移，而小车和各级摆杆的速度利用一阶差分的方法计算得到。计算机从运动控制卡中实时读取数据，计算出加速度（力），并发送给运动控制卡。运动控制卡经过DSP内部的控制算法实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，带动小车运动，保持摆杆平衡。对LQR控制而言，需要合理选择计算机控制的采样时间，本文综合考虑倒立摆实物控制的各方面因素，确定采样时间是5ms。模糊控制理论是建立在模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理基础上的一种计算机数字控制理论。它因在设计系统时不需要建立被控对象精确的数学模型而得到了日益广泛的应用。所以模糊控制在研究像倒立摆这样的高度非线性系统上有很大的优势。但是，在用模糊控制理论解决倒立摆这样多变量系统控制问题时，不可避免会遇到规则爆炸(Rule Explosion)问题，本章提出运用最优控制方法设计了最优状态变量合成函数以降低模糊控制器的输入变量维数，大大减少模糊控制的规则数，成功解决了规则爆炸问题；并研究了量化因子和比例因子对控制效果的影响，通过设置阈值使量化因子可以自动调节，进而提升了模糊控制器的性能品质。为了解决这个问题，张乃尧等提出双闭环的倒立摆模糊控制方案，内环控制倒立摆的角度，外环控制倒立摆的位移。范醒哲等人将这一方法推广到三级倒立摆控制系统中，并提出两种模糊串级控制方案，用来解决倒立摆这类多变量系统模糊控制时的规则爆炸问题应用分级思想，将状态变量分成两个子系统，分别用两个模糊控制器控制，然后再设计一个上层模糊控制器来协调子系统之间的相互作用。文献提出参变量模糊控制方法解决规则爆炸问题。
页:
[1]