目前,有几种常用的算法中使用在倒立摆上:
(1)经典控制理论:PID控制。最经典也是用途最广泛的控制方式,通过分析物理模
型,建立动力模型,从而设计PID控制器,实现对倒立摆车的控制
(2)现代控制理论:状态反馈。模型的建立与PID控制相似,利用空间状态理论所得
出的状态方程和输出方程,然而,现代控制理论与经典控制理论的不同之处在于现代控
制理论增加了反馈调节。通常由四种控制方法:1)极点配置,2)线性二次型最优控制,
3)鲁棒控制,4)状态反馈控制[10]。
(3)模糊控制理论。
(4)神经网络控制理论。主要是通过神经网络来充分模拟的非线性关系,不确定系
统的动态特性的情况,并实现倒立摆的车辆稳定性控制系统的集成方法。
(5)拟人智能控制理论。将人的知识、经验、理论分析与计算机的理论控制相结合
来控制倒立摆的控制方式叫做拟人智能控制理论。
(6)云模型控制理论。大意是指把经验转化为自然语言进行控制。
(7)自适应控制理论。
(8)非线性控制理论。通过非线性控制的方法来控制倒立摆车。
(9)遗传算法。通过模拟生物的遗传进行迭代求解。通过模拟优胜劣汰的进化过程
进行寻优。
(10)支持向量机聆刿。通过将最优超平面与核空间相结合,利用凸优化和沃尔夫
二元性构造了分类问题。
(11)变结构控制理论:滑模控制。
(12)结合多种控制算法的控制方法。通过最大程度的利用各控制算法的优越性组
合恒一种新的控制方式,例如:遗传算法与神经网络控制结合等。
4倒立摆车的控制方法
在倒立摆车系统中,输入值为你缩期望的小车的位移和摆杆的倾斜角度,计算机收
集每个采样周期内小车与摆杆的实际位置信号,并且与期望信号相对比,由原算法计算控制量,然后进行数模转换驱动,使倒立摆实现有效控制。对于小车的作用力是沿着平
行于轨道的放心,作用力使摆杆在竖直平面内摆动,并且小车同时在水平轨道上移动。
当没有力作用,摆杆处于垂直向下的平衡位置。然后,为了实现摆杆的垂直方向,施加
控制力是汽车的需要。
因此,倒立摆控制系统的原理如下:为了使摆杆倒立和得到稳定状态的小车,需要
一个强大的控制算法来控制汽车的速度。当倒立摆开始工作后,小车随着摆杆的自由摆
动频率而摆动,从而增大摆杆的摆动幅度。当摆杆可以自动直立起来后就可以说倒立摆
车系统达到了稳定状态。这种既控制角度,有控制位置,且控制量是非线性的、时变的、耦合的。
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