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1、第34卷第5期實(shí)驗(yàn)室研究與探索Vo1．34NO．52015年5月RESEARCHANDEXPL0RATIONINLABORATORYMav2015基于輸出反饋控制的二級倒立擺系統(tǒng)齊跡，李艷輝，張景圻(1．齊齊哈爾大學(xué)通信與電子工程學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾161006；2．東北石油大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，黑龍江大慶163318；3．大慶石化建設(shè)公司，黑龍江大慶163714)摘要：由于直線二級倒立擺系統(tǒng)中，小車和倒立擺速度不能直接測量，所以嘗試采用基于輸出反饋控制器的魯棒日控制方法對二級倒立擺進(jìn)行控制。首先，利用Lyapunov穩(wěn)定
2、性理論并結(jié)合LMI技術(shù)進(jìn)行輸出反饋控制器的設(shè)計，然后在Matlab環(huán)境下對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計的輸出反饋控制器是令人滿意的。關(guān)鍵詞：二級倒立擺；輸出反饋控制；魯棒性；H范數(shù)中圖分類號：TP273文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1006—7167(2015)05—0108—04StudyofDoubleInvertedPenduIumSystemBasedonOutputFeedbackControlQ，，LIYah—hui，ZHANGJing—xin(1．CommunicationandElectron
3、icEngineeringInstitute，QiqiharUniversity，Qiqihar161006，China；2．ElectricalandInformationEngineeringcollege，NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China；3．DaqingPetrochemicalConstructionCompany，Daqing163714，China)Abstract：Duetolinetwolevelinvertedpendulumsystem，c
4、artandinvertedpendulumvelocitiescannotbemeasureddirectly，Therefore，itistriedtouserobustHcontrolmethodbasedonoutput~edbackcontrollertocontrolthetwostageinvertedpendulum．First，theoutput~edbackcontrollerisdesignedwithLyapunovstabilitytheoryandLMItechnology，andthensim
5、ulationisrealizedunderMatlab．Theresultshowsthatthedesignedoutput~edbaekcontrollerissatisfactory．Keywords：doubleinvertedpendulum；output~edbackcontrol；robustness；Hnorm系統(tǒng)的收斂速度和抗干擾能力都可以通過倒立擺系統(tǒng)0引言反映出來，許多控制理論的專家、學(xué)者一直將它視倒立擺系統(tǒng)具有高階次、多變量、嚴(yán)重不穩(wěn)定等特為典型的研究對象，不斷探索新的控制策略和方法。點(diǎn)[1-23
6、，控制系統(tǒng)中一些抽象的概念如穩(wěn)定性、可控性、文獻(xiàn)[5]研究了直線倒立擺系統(tǒng)控制特性的影響因素；文獻(xiàn)[6]采用變增益LQR控制方法對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行控制；Taylor和Ibanez等人分別采用極點(diǎn)配置和收稿日期：2014—10—24Lyapunov函數(shù)對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行研究；文獻(xiàn)[9]采基金項(xiàng)目：國家杰出青年基金項(xiàng)目(61004067)；黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(QC2011C043)；齊齊哈爾大學(xué)青年教師項(xiàng)目(2012k—M08)；齊用非線性逆系統(tǒng)軌跡控制實(shí)現(xiàn)三級倒立擺的自動擺齊哈爾大學(xué)教育科學(xué)研究項(xiàng)目(2013068)起；文
7、獻(xiàn)[10—12]采用基于觀測器的方法對倒立擺系統(tǒng)作者簡介：齊跡(1979一)，女，黑龍江呼蘭人，碩士，副教授，主研進(jìn)行研究。這些控制方法已被廣泛接受，具有重要的領(lǐng)域：魯棒控制，濾波，隨機(jī)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。理論和實(shí)際應(yīng)用價值。然而，直線二級倒立擺系統(tǒng)中E—mail：qi-ji一1979@126．COB直接可測的狀態(tài)只有小車和倒立擺的位置，小車和倒第5期齊跡，等：基于輸出反饋控制的二級倒立擺系統(tǒng)1O9立擺的速度是不能直接測量的，所以上述方法存在一2基于輸出反饋控制器的魯棒日方法定的局限性。本文通過設(shè)計輸出反饋控制器來實(shí)現(xiàn)對倒
8、立擺系本文的期望目標(biāo)為：統(tǒng)的控制n”，將該系統(tǒng)中小車與導(dǎo)軌之間的摩擦力(1)閉環(huán)系統(tǒng)(當(dāng)’．，(t)=0時)漸近穩(wěn)定。當(dāng)作一種擾動，同時考慮系統(tǒng)參數(shù)攝動問題，對二級倒(2)設(shè)計輸出反饋控制器，求出具有形式(2)的立擺系統(tǒng)進(jìn)行建模，選擇合適的Lyapunov函數(shù)推導(dǎo)出輸出反饋控制器增益矩陣A。，，c。，D
