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《滑模變結(jié)構(gòu)控制在單級倒立擺系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、滑模變結(jié)構(gòu)控制在單級倒立擺系統(tǒng)中的應(yīng)用研究孫建中，楊彬。，李俊麗(1．西北工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，陜西西安710072；2．延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西延安7160O0)StudyoftheSingleInvertedPendulumwiththeSlidingModeVariableStructuralControlSUNJian—zhong。YANGBin，LIJun—li。(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NorthwesternPolytecthnicalUniversity，Xi’an710072，C
2、hina：2．Yan’anVocationalandTechnicalCollege，Yan’an716000，China)摘要：基于單級倒立擺的線性和非線性模型，分計的主要任務(wù)可歸結(jié)為2點：切換面的確定和控制別設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)控制器，并對滑模運動方程的律的設(shè)計[5]。穩(wěn)定性進行了分析。其中，為求取倒立擺非線性模倒立擺系統(tǒng)作為典型的快速性、多變量、非線性型的等效控制和滑模運動，進行了單輸入仿射非線和絕對不穩(wěn)定系統(tǒng)，其運動特性與火箭、雙足行走機性系統(tǒng)方面的研究。器人和機器人關(guān)節(jié)運動等有許多相似之處，所以一關(guān)鍵詞：倒立擺；非線性；滑模變結(jié)構(gòu)；仿射直是控制理論與應(yīng)
3、用的熱點問題_6]。隨著被控對象中圖分類號：TP13的日趨復(fù)雜，對控制性能的要求不斷提高，傳統(tǒng)控制文獻標識碼：A理論對解決復(fù)雜系統(tǒng)效果不理想。因此在用滑模變文章編號：lO01—2257(2O10)09—0069一O3結(jié)構(gòu)控制理論對倒立擺線性系統(tǒng)模型深入分析的基Abstract：Theslidingmodevariablestructural礎(chǔ)上．提出單級倒立擺作為非線性系統(tǒng)來研究，以提controllerofthesingleinvertedpendulumbasedon高控制要求，改善控制精度。通過仿真及實驗表明linearandnonlinearmode
4、lsaredesignedseparately這種控制思路是可行的，其效果良好，驗證了滑模變inthispaper．Thestabilityanalysisofslidingmode結(jié)構(gòu)算法對非線性系統(tǒng)控制的獨特優(yōu)越性。movementequationiscarriedout．Inordertoob—1基于滑模理論線性倒立擺控制系統(tǒng)taintheequalcontrolandslidingmodemovementofthenon—linearinvertedpendulummodel，re—1．1線性倒立擺系統(tǒng)的等效控制searchonsingle——inp
5、utnonlinearimitativesystem因為倒立擺系統(tǒng)的模型在許多介紹控制理論和iscarriedout．算法的文獻中都有介紹，所以本文直接給出直線一Keywords：invertedpendulum；nonlinear；slid—級倒立擺系統(tǒng)在平衡點附近進行線性化后，得到的ingmodevariablestructure；imitative狀態(tài)方程和輸出方程]：010oqO0000Il·10引言Jl9200+0以滑動模為基礎(chǔ)的變結(jié)構(gòu)控制VSC，是在相平I：：3。。_。一4Z面法基礎(chǔ)上產(chǎn)生一種現(xiàn)代非線性控制理論的綜合方l法～。這種控制的最大特點就
6、是系統(tǒng)具有極強的1000]I主魯棒性，對被控制對象的模型誤差、對象參數(shù)的攝動：：=[[o1oJIL聲三以及外部干擾有極佳的不敏感性l_4]。滑?？刂圃O(shè)收稿日期：2010—05—10Z為擺桿轉(zhuǎn)動軸心到桿質(zhì)心的長度(O．25m)；g《機械與電子}2010(9)·69·為重力加速度(9．8m／s)；X為小車位置；為擺桿由于矩陣CB為正則矩陣，上式等價于與垂直向上方向的夾角。選擇狀態(tài)變量X一[zR(W)nR(B)一{0)(13)X。z。X]：==[主芏]。同時考慮到倒立因此，矩陣Ew1B]為可逆矩陣，其逆矩陣為：擺實驗設(shè)備所使用的直流伺服電機的輸出是加速度方式，選取
7、輸入控制一王，則由式(1)可以得到系統(tǒng)[](14)的狀態(tài)空間表達式為：Bg，Wg分別為矩陣B，w的偽逆。由此可得：●BB一1，WgB一0，BW一0(15)Xl00qXl●若設(shè)c—Bg，則由CB一1可知，式(10)和式372001X2一(2)●(12)成立。另外，若存在矩陣LER。，則式(11)等X3011X3●29．4Od價于X4Z4AW-_WJ—BL(16)取切換函數(shù)為：由此可得：s=Cx=c1x1+2z2+c3X3+C4X4(3)ClAW一【(17)則對以下控制輸入為m維的維系統(tǒng)，有設(shè)矩陣L和分別為：f一Ax+Bu(1s=Cx(4)L一[口bd](18)
8、nl口2n3I式中blFO100‘w一[lz叫3]一
