自抗扰控制提升直线倒立摆双变量稳定控制

本文主要探讨了直线型倒立摆系统的自抗扰控制设计方案。倒立摆是一种经典的非线性动力学系统，具有单输入双输出的特性，其运动受到强烈的非线性和强耦合影响，导致系统稳定性较差。传统的自抗扰控制方法通常针对单输入单输出系统设计，难以有效应对倒立摆的复杂动态特性。 作者武利强和韩京清针对这一挑战，提出了一种创新的控制策略。他们将原自抗扰控制算法进行了扩展，引入了一个跟踪微分器。跟踪微分器的作用是实时估计并补偿系统中的不确定性，增强了控制器的鲁棒性。同时，他们改变了控制律的设计方式，不再仅仅依赖于单一被控变量的误差，而是结合了摆的偏角和小台车位移的误差，从而构建出更为全面和有效的反馈控制机制。 这种改进使得自抗扰控制方法能够适应倒立摆系统的复杂性，突破了原有算法的局限，成功实现了对摆动角度和台车位移的良好控制。数字仿真实验的结果强有力地验证了这种新型控制方案的有效性和优越性。通过应用扩张状态观测器，该方法能够更精确地捕捉到系统状态的变化，提高了控制精度和稳定性。 这篇论文的贡献在于提出了一种适用于直线型倒立摆系统自抗扰控制的新思路，为解决此类非线性、强耦合不稳定系统的控制问题提供了一种实用且高效的解决方案。这对于实际工程应用，如机器人技术、航空航天等领域中的姿态稳定控制具有重要的理论和实践价值。中图分类号TP13表明了研究内容与自动化控制技术紧密相关，文献标识码A则表示该研究成果达到了学术期刊发表的标准。