平行单级双倒立摆系统的建模与滑模变结构控制_

平行单级双倒立摆系统的建模与滑模变结构控制
    摘要:从两摆间无弹簧连接的平行双倒立摆系统特定物理结构出发，结合控制目标进行合理建模与分析，验证所建模型可行性，讨论系统能控性和参数间的关系，并设计了滑模变结构控制律。该文的理论和方法对平行单级双倒立摆的进一步研究工作具有重要意义。
    引言
    倒立摆广泛应用于军工、航天、机器人领域和一般工业过程中，尤其作为非线性、强祸合且自然不稳定系统，可以有效反映诸如可镇定性、鲁棒性及跟踪性能等许多控制中的关键问题a，而且作为典型欠驱动系统控制难度很大，目前还有很多关键技术仍未很好解决。因此倒立摆成为控制理论中经久不衰的研究课题。在各种倒立摆系统的控制研究中，平行单级双倒立摆的单电机控制稳定研究很少，目前只有少数学者对两摆间有弹簧连接的平行单级双倒立摆的控制稳定和两个电机的解祸控制问题进行了研究l圳。而两摆间无弹簧连接的平行单级双倒立摆结构相对更加复杂些，非线性和祸合作用也更强，目前国内外对这类倒立摆的研究更少。本文运用牛顿定律对双倒立摆系统进行建模，并验证模型的可行性，讨论系统能控性和参数间的关系，对系统设计了滑模变结构控制律。仿真结果表明该文的理论与控制规律能达到较满意的控制效果。
    1  双摆系统数学模型的建立
    1.1  双摆系统数学模型的建立
    为简化分析，在建模过程中，忽略空气流动阻力以及各种次要的摩擦力，将双摆系统抽象成小车和两个匀质刚性杆组成的系统l叼，如图I。设小车的质量为

    从仿真结果可看出采用滑模变结构控制能使小车位移和两个摆杆的角度很快地收敛至原点，实现了对小车和两摆杆角度的快速跟踪功能。
    4 结论
    本文所建模型在一定的条件下可以较精确地描述实际的双倒立摆系统，设计的具有指数趋近律的滑模变结构控制规律，能使系统较快地收敛到期望的稳定位置。该文的理论和方法对平行单级双倒立摆的进一步研究工作具有重要的意义。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

『新闻推荐』

『关闭窗口』

网站建设 | 广告刊登 | 汇款说明 E-mail: admin@chinasfm.com 技术支持:简双工作室
电话：0371-69131532 传真：0371-63942657-8001
版权说明：本站部分文章来自互联网，如有侵权，请与信息处联系