專利名稱：一種無需物理參數(shù)的倒立擺自適應(yīng)滑?？刂品椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無需物理參數(shù)的倒立擺自適應(yīng)滑?？刂品椒?。它是針對(duì)倒立擺系統(tǒng)而給出的一種無需倒立擺物理參數(shù)的自適應(yīng)滑模控制的設(shè)計(jì)方法，屬于控制理論技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
倒立擺控制系統(tǒng)是一個(gè)不穩(wěn)定、復(fù)雜的、非線性系統(tǒng)，是檢驗(yàn)控制理論和方法的理想模型，是進(jìn)行控制理論教學(xué)及開展各種控制實(shí)驗(yàn)的理想實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。對(duì)倒立擺系統(tǒng)的研究能有效的反映控制中的許多典型問題，如非線性問題、魯棒性問題、鎮(zhèn)定問題、隨動(dòng)問題以及跟蹤問題等。通過對(duì)倒立擺的控制，用來檢驗(yàn)新的控制方法是否有較強(qiáng)的處理非線性和不穩(wěn)定性問題的能力。同時(shí)，其控制方法在軍工、航天、機(jī)器人和一般工業(yè)過程領(lǐng)域中都有著廣泛的用途。目前，國內(nèi)外對(duì)于倒立擺系統(tǒng)的研究，主要是采用倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，使用更為先進(jìn)的控制算法對(duì)倒立擺進(jìn)行控制，檢驗(yàn)算法的有效性，對(duì)算法進(jìn)行理論驗(yàn)證，并作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行使用。多年來，人們對(duì)倒立擺的研究越來越感興趣，這其中的原因不僅在于倒立擺系統(tǒng)在高科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，而且在于新的控制方法不斷出現(xiàn)，人們試圖通過倒立擺這樣一個(gè)控制對(duì)象，檢驗(yàn)新的控制方法是否具有較強(qiáng)的處理多變量、非線性和絕對(duì)不穩(wěn)定的能力。因此，倒立擺系統(tǒng)作為控制理論研究中的一種較為理想的實(shí)驗(yàn)手段通常用來驗(yàn)證控制策略的效果，它適合用多種理論和方法進(jìn)行控制，并起到檢驗(yàn)算法的作用。但是在目前的研究領(lǐng)域所提出的控制方法中，對(duì)倒立擺系統(tǒng)的控制，均需要獲取倒立擺系統(tǒng)的模型信息中的物理參數(shù)，而在實(shí)際應(yīng)用中，倒立擺的某些參數(shù)并不是可以直接測量的，或者說測量的精度不夠高，所以，給倒立擺系統(tǒng)的控制帶來了很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明目的針對(duì)以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種無需物理參數(shù)的倒立擺自適應(yīng)滑?？刂品椒?。該控制方法不僅能夠?qū)Φ沽[系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)很好的穩(wěn)定性控制，還能在倒立擺系統(tǒng)物理信息未知的情況下得到對(duì)應(yīng)的控制律。本發(fā)明使得該控制方法能夠具有更為廣泛的應(yīng)用性。2.技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明給出了一種無需物理參數(shù)的倒立擺自適應(yīng)滑?？刂品椒ǎ摲椒òㄒ韵虏襟E(如

圖1所示)步驟1 獲取倒立擺系統(tǒng)模型信息；本發(fā)明所針對(duì)的系統(tǒng)是一階車載式倒立擺系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由小車和擺桿構(gòu)成，小車可在有限導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)，擺桿與小車連接在一起，可在豎直平面內(nèi)作半圓周運(yùn)動(dòng)。在忽略了空氣阻力和各種摩擦之后，可將直線型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)抽象成運(yùn)動(dòng)小車和均勻擺
4桿組成的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。再根據(jù)牛頓-歐拉法，對(duì)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，便可得到其如下的數(shù)學(xué)模型
權(quán)利要求
1.一種無需物理參數(shù)的倒立擺自適應(yīng)滑模控制方法，其特征在于該方法具體步驟如下步驟1 獲取倒立擺系統(tǒng)模型信息一階車載式倒立擺系統(tǒng)由小車和擺桿構(gòu)成，小車在有限導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)，擺桿與小車連接在一起，在豎直平面內(nèi)作半圓周運(yùn)動(dòng)；根據(jù)牛頓-歐拉法，對(duì)該倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，便得到其如下的數(shù)學(xué)模型
全文摘要
本發(fā)明一種無需物理參數(shù)的倒立擺自適應(yīng)滑?？刂品椒?，它有六大步驟步驟一獲取倒立擺系統(tǒng)模型信息；步驟二獲取倒立擺的輸出信息；步驟三將設(shè)計(jì)好的控制律，作為輸入信號(hào)，輸入到倒立擺系統(tǒng)中；步驟四查看控制效果；步驟五判斷是否需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；步驟六設(shè)計(jì)結(jié)束。該控制方法不僅能夠?qū)Φ沽[系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)很好的穩(wěn)定性控制，還能在倒立擺系統(tǒng)物理信息未知的情況下得到對(duì)應(yīng)的控制律。本發(fā)明使得該控制方法能夠具有更為廣泛的實(shí)用性，它在控制理論技術(shù)領(lǐng)域里具有廣闊地應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G05B13/00GK102566418SQ20121003592
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者劉奕寧, 劉金琨, 徐則林 申請人:北京國電藍(lán)天節(jié)能科技開發(fā)有限公司