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实用标准
电气控制箱:电控箱(参见图1.3)内安装有如下主要部件:交流伺服
驱动器、I/O接口板、开关电源、开关和指示灯等电气元件。
控制平台:控制平台主要由以下部分组成:与 IBM PC/AT机兼容的PC机、GM400
运动控制卡、GM400运动控制卡用户接口软件、演示实验软件。
1.3 国内外研究情况
倒立摆装置被公认为自动控制理论中的典型试验设备,也是控制理论教学和科研
中不可多得的典型物理模型,当前国内外有很多学者研究控制算法时都在利用倒立摆
进行仿真验证,倒立摆系统稳定效果非常明了,可以通过摆动角度、位移和稳定时间
直接度量,控制好坏一目了然。
国外对倒立摆系统的研究可以追朔到六十年代,Schaefer 和 Cannon 于 1966 年
应用 Bang-Bang 控制理论,将一个曲轴稳定于倒置位置。随着现行理论系统的发展,
使得对可观测系统的状态重构系统成为可能。1970 年,Bryon 和 luenberger 首次指
出应用观测器重构系统状态,能实现倒立摆系统的稳定控制,1972 年,W.R.Sturgen
和 W.V.Los cutoff 应用全阶模拟观测器采用极点配置法实现了倒立摆的稳定控制,
但采用降维观测法没有成功,他们把原因归结为:降维观测器对系统的参数误差比较
敏感,同时,全维观测器对系统的量测噪声有滤波作用,而降维观测器则不然。在这
之后,K.Furuta 等在 1978 年采用小型计算机实现了对二级倒立摆的稳定控制, 1980
年,他们又完成了二级倒立摆在倾斜轨道上的稳定控制,1984 年,他们在二级倒立
摆的基础上提出了一种三级倒立摆的稳定控制,并用微型计算机实现了稳定控制.在
此期间 ,他们采用了降维观测器和线性函数观测器,并指出了 W.R.Sturgen 和
W.V.Loscutff 用降维观测器失败在于反馈设计不当及采用模拟线路时小信号的不精
确以及大信号的饱和引入了误差。进入九十年代, K.Furuta 等人在 1992 年提出了倒
立摆系统的变结构控制。1995 年,Tetsuhiko Yamamoto,Shin-ichi Hanada 等人提
出了应用遗传算法优化神经网络控制单级倒立摆制
[4]
。1996 年,Lin ZL.;Gutmann M,
Shamash YA,Saberi A,提出的采用线性状态反馈方法控制单级倒立摆
[5]
。1997 年,
T.H.Hung 等设计了类 PI 模糊控制器应用于一级倒立摆控制,具有系统结构简单对硬
件依赖小的特点。1998 年,Kim SY.和 Hu BB.针对二级倒立摆的运行轨迹,提出来
轨道控制,实现了二级摆的稳定控制
[6]
。
1999 年,V,A.Tsachouridis,G.A.Medrano-Cerda 应用离散方法控制三级倒立摆
[7]
。2000 年,Hidekazu Nishimur,针对倒立摆末态特性,应用初态和末态的误差,
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