基于LQR算法的一阶倒立摆控制系统设计与仿真

doi:10.16039/j.cnki.cn22-1249.2023.01.011

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倒立摆是一种具有多变量、非线性、强耦合的典型欠驱动系统。针对一阶倒立摆控制问题，采用牛顿-欧拉法分析和建立了倒立摆数学建模。基于线性状态反馈设计了LQR控制器，研究了LQR控制器权重系数对控制性能的影响，并基于Simscape环境搭建了系统仿真模型。实验结果表明，LQR控制稳定，反应时间快，鲁棒性强。

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关键词: 一阶倒立摆 LQR Simscape 仿真

Abstract:

Inverted pendulum is a typical underactuation system with multi-variable, nonlinear and strong coupling. Aiming at the control problem of first order inverted pendulum, the mathematical model of inverted pendulum is analyzed and established by Newton-Euler method.The LQR controller was designed based on linear state feedback, and the influence of the weight coefficient of the LQR controller on the control performance was studied. The simulation model was built based on Simscape environment. The experimental results show that the LQR control is stable, the reaction time is fast, and the robustness is strong.

Key words: first-order inverted pendulum LQR simscape simulation

出版日期: 2023-01-25 发布日期: 2023-01-25 整期出版日期: 2023-01-25

TP273

引用本文:

刘昱鑫, 沈阳, 曹玉波. 基于LQR算法的一阶倒立摆控制系统设计与仿真 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(1): 49-52.
LIU Yuxin, SHEN Yang, CAO Yubo. Design and Simulation for One-Stage Inverted Pendulum Control System based on LQR . Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2023, 40(1): 49-52.

链接本文:

https://xuebao.jlict.edu.cn/CN/10.16039/j.cnki.cn22-1249.2023.01.011 或 https://xuebao.jlict.edu.cn/CN/Y2023/V40/I1/49

[1]	曹玉波, 仇化吉, 熊伟华, 张浩. 重力摆自由运动实时仿真系统研究与开发[J]. 吉林化工学院学报, 2024, 41(5): 30-34.
[2]	柯希禹 , 李春江, 刘孟威, 王津贺, 蔡奕炜, 王开宝. 冰雪砖抗弯抗压实验测试装置的设计与仿真分析[J]. 吉林化工学院学报, 2024, 41(5): 88-92.
[3]	甘树坤, 杨凯凯, 吕雪飞. “新工科”背景下机械类虚拟仿真实验教学平台的建设[J]. 吉林化工学院学报, 2024, 41(2): 10-13.
[4]	曹玉波, 熊伟华, 赵明丽, 杨莹. 基于Proteus的微机原理仿真实验教学研究与探索[J]. 吉林化工学院学报, 2024, 41(2): 47-51.
[5]	王守鹏, 廖承业. 混联驱动上肢康复机器人设计与分析[J]. 吉林化工学院学报, 2024, 41(1): 32-36.
[6]	田宠, 桑胜利, 曹玉波. 二甲苯精馏过程塔顶温度控制系统应用研究 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(9): 59-64.
[7]	李志峰, 王海波, 李鹏涛, 王荣林, 文皓, 刘春杰. 基于有限元法的汽轮机叶片缺陷类别仿真研究 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(9): 48-54.
[8]	刘放, 张振坤, 石洪飞, 高子健. 线上全国化工实验大赛的实践与思考 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(8): 27-30.
[9]	胡润昕, 甘树坤, 吕雪飞. 基于模型预测控制算法的喷雾降温控制 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(5): 79-84.
[10]	魏庆禹, 周琦祥, 张龙琴, 曹玉波. 基于Web的水箱液位控制系统仿真平台开发 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(3): 33-37.
[11]	张耀娟, 董旷, 赵立众, 刘维维. 平架湿地型履带推土机行走系统转向性能仿真研究 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(3): 74-78.
[12]	郭肖楠, 徐兆莲, 林建东, 曹玉波. 基于DMC算法的双容水箱液位控制系统研究与仿真 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(3): 38-41.
[13]	刘麒, 高康盛, 孙万龙, 叶泽, 王影. 多关节仿生机器鱼建模分析与仿真 [J]. 吉林化工学院学报, 2023, 40(11): 26-31.
[14]	刘志辉 , 王鹏, 徐博, 夏一建, 栾海山, 于凤淼, 王开宝. 沙棘果采摘装置气吸输送系统的仿真分析 [J]. 吉林化工学院学报, 2022, 39(9): 75-79.
[15]	李永力. 汽车发动机性能虚拟仿真实验教学系统设计 [J]. 吉林化工学院学报, 2022, 39(9): 65-68.

[1]	. [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 0 .
[2]	. [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 0 .
[3]	SHAO Bao-li, LU Da, ZHAO Dong-hui. The Application of Dimensional Analysis in the Physical Quantity Conversion between Physical System and Numerical System [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 1 -3 .
[4]	ZHANG Jian, ZHAO Xiang, QU Bo, WU Qi, LIU Yu-tong, LI Yu-shi, LIU Qun. Application of Phosphorus-sulfur-nitrogen Composite Flame Retardant in Cotton Fabric [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 4 -7 .
[5]	WU Ping, REN Hong, LU Fei, WEI Qingling. A Functional Material on Recognition of Zn(II) ions based on the New Azo Compound [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 8 -10 .
[6]	YANG Yan-jun, WANG Ya-hong, Yang Xiu-dong. Process Aptimization of Surfactant Assisted Extraction of Total Polyphenols from Kyllinga Brevifolia Rottb [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 11 -15 .
[7]	LIU Jin-lu, LEI Yong-ping, WANG xiao-lin, ZHONG fang-li. Study on the Purification Method of Total Saponins fromFruit of Rosa Davuvrica Pall. and its Purification Method [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 16 -23 .
[8]	SONG Jian-gang, ZHONG Fang-li, WANG Xiao-lin, LIN Yu. Study on Extraction of Anthocyanin from Aronia melanocarpa Fruit by Ionic liquid Ultrasound Assisted [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 24 -31 .
[9]	TAN Li-hui, TAN Hong-wu. The Crashworthiness Analysis of different Cross-Section Thin-Walled Components [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 32 -35 .
[10]	YU Wen-xin, ZHENG Kai, WANG Li-hui, LIU Hai-bo, Wang Jian-xin. The Influence of Magnetostrictive Transducer Radiation Plate material on Radiation Sound Field Distribution [J]. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2018, 35(9): 36 -40 .

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