旋转式倒立摆控制研究：基于H_理论的状态反馈

"这篇论文研究了基于H_理论的旋转式倒立摆控制方法，作者为袁裕鹏、赵金峰。文章详细介绍了单级旋转式倒立摆系统的数学模型，并在Matlab环境下利用H_理论设计了状态反馈控制器。通过仿真比较，H_状态反馈控制器的表现优于传统的LQR控制器，展现了更好的控制效果和鲁棒性。倒立摆系统作为一种非线性、不稳定的控制系统，常用于验证控制理论和实际应用。旋转式倒立摆因其特殊的结构，即摆杆通过电机驱动的旋臂旋转来实现控制，增加了控制的复杂性和挑战。文章构建的数学模型包括摆杆的动力学方程，分析了系统的动态行为。此外，该研究受到国家自然科学基金项目的资助，对于火箭飞行控制和机器人行走控制等领域具有实践意义。" 这篇论文的核心知识点包括： 1. **旋转式倒立摆系统**：这是一种特殊的倒立摆，其摆杆不是通过平动而是通过与电机转轴相连的旋臂旋转来控制，增加了系统的不稳定性和控制难度。 2. **数学模型**：论文详细建立了单级旋转式倒立摆的数学模型，运用牛顿力学原理，分析了摆杆和旋臂的动力学特性，包含非惯性系和惯性系中的运动方程。 3. **H_理论**：H_理论是一种控制理论，旨在设计控制器以达到系统性能和鲁棒性的最佳平衡。在此文中，作者使用H_理论设计了状态反馈控制器。 4. **状态反馈控制器**：这是一种控制器设计方法，通过获取系统状态并反馈到控制输入，可以改善系统性能并确保稳定性。 5. **仿真比较**：通过Matlab环境进行的仿真对比，H_状态反馈控制器在控制效果和鲁棒性上优于最优控制策略LQR控制器，展示了H_理论在处理不确定性时的优势。 6. **控制问题**：倒立摆系统作为控制理论的典型实例，涉及稳定性、非线性、鲁棒性、随动和跟踪等多个关键控制问题。 7. **应用背景**：倒立摆系统的研究对于火箭飞行控制和双足步行机器人控制等领域的技术发展具有重要意义，因为它们之间存在相似的动态特性。 8. **资助背景**：该研究得到了国家自然科学基金的支持，表明该领域研究受到学术界的关注和支持。 这篇论文深入探讨了基于H_理论的旋转式倒立摆控制策略，为解决这类复杂系统的控制问题提供了新的思路和方法。