二级倒立摆状态反馈控制器设计优化方法

2012年06月28日16:57:48 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

彭秀艳，胡忠辉，姜　辉
哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨

摘　　　要：设计了一种二级倒立摆的状态反馈控制器。研究了一种基于单纯形算法的参数优化方法。首先给出了二级倒立摆系统模型并分析了系统特性，设计了状态反馈控制器，提出基于ＩＴＡＥ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＴｉｍｅ＆ＡｂｓｏｌｕｔｅＥｒｒｏｒ）性能指标应用单纯形优化方法对状态反馈控制参数进行优化设计，以快速准确地得到状态反馈阵，并利用固高ＧＬＩＰ２００２型直线倒立摆系统进行仿真分析和二级倒立摆系统控制实验，实现了二级倒立摆优化控制。提出的一种如何寻找使系统稳定且具有较好性能的状态反馈控制参数这一控制领域重要问题的解决方法，避免了极点配置法手动试凑方法调试参数困难的问题，对非线性、强耦合运动体的控制具有理论意义和应用价值。

关　键　词：ＩＴＡＥ性能指标；单纯形优化算法；二级倒立摆；状态反馈；极点配置

１　引　言
倒立摆系统以其有效反映诸如非线性、强耦合性、以及可镇定性等诸多自动控制领域中的关键性能，成为了较常用的研究对象［１］。由于数学模型与实际系统存在误差，状态反馈方法设计出控制器控制实际系统时需要进一步实验调试控制参数，目前国内外研究多采用试凑法确定控制参数［２４］。这种方法试凑时间长、难度大，应用极点配置法设计出的反馈增益用于实际摆控制时经常失败，很难达到期望的控制效果。本文以ＩＴＡＥ性能指标为目标函数，应用单纯形优化方法对状态反馈控制器进行优化，通过仿真实验和实际系统控制实验与一般的极点配置法进行了比较。实验结果说明本文的设计优化方法，可以很快速地找到多组可满足实际系统控制要求的控制参数，与传统极点配置法相比避免了反馈控制增益的长时间试凑，控制性能更好［５］。

登录网站后可下载文件

二级倒立摆状态反馈控制器设计优化方法

相关阅读: