直线一级倒立摆分数阶控制器设计及仿真
作者:王春阳 刘旭 史洪伟 辛瑞昊 彭业光
关键词:
控制理论; 倒立摆; 增益鲁棒法; 分数阶控制器; 向量法;
摘要：
针对直线一级倒立摆的稳定控制问题,设计了分数阶比例积分（FOPI和FO[PI]）控制器。首先,根据Newton力学方法建立了倒立摆系统的数学模型。然后,采用基于向量的增益鲁棒性分数阶控制器参数求解简化算法,设计了分数阶比例积分控制器。最后,在MATLAB环境下进行了分数阶比例积分控制器参数整定方法的有效性验证,并且对倒立摆系统分别采用分数阶比例积分控制器和整数阶PID（IOPID）控制器进行了稳定控制仿真实验,并将得到的摆杆角度响应曲线进行了对比分析。结果表明:分数阶比例积分控制器对系统的稳定控制效果优于IOPID控制器,且在分数阶比例积分控制器中,FO[PI]控制器对系统稳定控制最好,响应时间较快、振荡幅值较小且具有鲁棒性。
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