基于能量控制的环形一级倒立摆控制模型仿真

Matlab 专栏收录该内容
¥59.90 ¥99.00
417篇文章

基于能量控制的环形一级倒立摆控制模型仿真

本文将介绍基于UKF(无迹卡尔曼滤波)的能量控制方法,对环形一级倒立摆(Circular Inverted Pendulum, CIP)进行建模和仿真。在本文中,我们将介绍CIP系统的建模过程、控制器的设计和实现以及仿真结果的分析。

CIP系统建模

CIP系统是一个由两个运动自由度和一个旋转自由度的非线性多自由度控制系统。在CIP系统中,外环表示用于控制旋转角的角度控制器,内环则用于控制平衡位置的位置控制器。由于系统方程是非线性的,因此我们选择使用UKF来估计系统状态。

引入能量控制

为了设计控制器,我们需要引入能量控制(Energy Control)方法,以便在控制器中加入一个能量函数。该方法基于能量守恒定律,利用系统的能量变化率来控制机械系统。对于CIP系统,我们可以定义系统的总能量为其位置能和动能之和。通过将总能量差分为平衡点能量和非平衡点能量,我们可以得到控制输入信号与非平衡点能量之间的关系。

控制器设计与实现

在CIP系统的控制器中,我们使用能量控制器来控制系统的非平衡点能量。具体地,我们可以将非平衡点能量定义为系统当前能量减去平衡点能量。然后,我们可以通过控制系统非平衡点能量的变化率来使得系统能够返回平衡位置。最后,我们通过UKF来估计系统状态和非平衡点能量,以便正确控制系统。

仿真结果分析

我们使用MATLAB软件对CIP系统进行了仿真,并测试了能量控制器的性能。我们将CIP系统的初始状态设置为一个非平衡位置,然后运行仿真程序。如图所示,系统成功回到平衡位置。

源代码

本文的所有源代码均可在GitHub上找到,链接为 https://github.com/bingjie09/CIP_energy_control。

直线型一阶倒立摆1---概念篇 一、倒立摆系统的研究目的和意义 倒立摆控制系统(InvertedPendulumSystem简称IPS)是一个复杂的、不稳定的、非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。倒立摆的典型性在于:作为被控对象,它是一个高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的复杂被控系统,可以有效地反应出控制中的许多问题。 对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题:... 阅读详情

相关推荐

量子变分电路在实时控制中的创新应用与实践

量子变分电路(VQC)作为一种前沿的量子计算技术,通过量子比特的叠加与纠缠特性,实现了在经典控制任务中的高效策略生成。其核心原理在于利用量子门操作和参数化电路,将经典输入数据编码为量子态,并通过测量获取控制指令。这种技术在工业自动化、机器人控制等领域展现出独特的技术价值,特别是在需要快速响应和复杂决策的场景中。本文以倒立摆控制为例,详细解析了量子变分电路在实时控制中的首次应用实践,包括系统架构设计、离线训练框架QMOOSE以及硬件部署方案。通过结合树莓派和Arduino的嵌入式系统,团队成功实现了毫秒级实时

weixin_31680649的博客 246

【一级倒立摆】基于EKF和UKF能量控制的环形一级倒立摆的控制模型仿真

1.软件版本 matlab2013b 2.本算法理论知识 首先进行一级环形倒立摆的建模过程如下所示: 该次设计所研究的旋转倒立摆系统模型如图1所示,倒立摆模块由倒立摆的摆杆和一个支撑摆杆的旋转臂组成,摆杆固定在旋转臂一端,可以在垂直于转臂的方向上做360度的转动。旋臂的另一端安装在一个旋转伺服装置上,伺服装置通过电机驱动齿轮转动来实现旋臂在水平面内做360度的旋转。在摆杆的底端以及旋臂的里端均装有光电编码器,用来检测角度的变化并将信号传送给计算机。 涉及到的参数有: ...

FPGA/MATLAB学习教程/源码/项目合作开发 1308

Simulink中基于LQR的环形倒立摆控制器设计

在Simulink中,我们可以使用仿真工具来模拟环境中的系统行为,并分析系统的响应。在Simulink中,我们可以使用增益块将LQR控制器的增益矩阵应用于系统的状态向量。在本文中,我们将介绍如何使用Simulink和Matlab来设计基于线性二次调节器(LQR)的控制器,以控制环形倒立摆系统。LQR控制器是一种优化控制器,通过最小化系统状态和控制输入的加权和来实现系统稳定和性能优化。通过以上步骤,我们可以设计一个基于LQR的环形倒立摆控制器,并在Simulink中实现该控制器。第3步:设计LQR控制器。

pytorchCode的博客 987

matlab 基于EKF和UKF能量控制的环形一级倒立摆控制模型仿真

环形一级倒立摆是一种经典的非线性控制系统,常用于验证先进控制算法的有效性。其控制目标是通过对摆杆底部的电机施加力矩,使摆杆保持直立平衡。由于系统具有非线性、强耦合和不稳定等特性,传统线性控制方法难以取得理想效果。扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)是两种常用的非线性状态估计算法,可用于估计倒立摆系统的状态变量,如摆杆角度、角速度等。结合能量控制方法,可以实现对倒立摆的稳定控制。本文介绍了基于EKF和UKF能量控制的环形一级倒立摆控制模型仿真方法,详细阐述了算法原理、代码实现和应用场景。

走向CTO的路上... 793

基于EKF和UKF能量控制的环形一级倒立摆的控制模型仿真

首先,我们搭建了环形一级倒立摆的数学模型,包括系统动力学方程和观测模型。最后,我们进行了仿真实验,验证了所提出算法的有效性。倒立摆是一个非线性、强耦合和不稳定系统,是机器人控制领域的经典问题。本文基于扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)能量控制算法,对环形一级倒立摆进行仿真模拟。本文提出的基于EKF和UKF算法的环形一级倒立摆控制方法,具有较好的鲁棒性和实用性。可以看到,使用EKF和UKF算法的能量控制都能使倒立摆最终稳定在竖直位置。基于EKF和UKF能量控制的环形一级倒立摆的控制模型仿真。

qq_37934722的博客 279

基于UKF的能量控制的环形级倒立摆的控制模型仿真

其中,( M ) 是摆杆的质量,( m ) 是摆球的质量,( x ) 是摆杆的角度,( \dot{x} ) 是角速度,( \ddot{x} ) 是角加速度,( b ) 是阻尼系数,( N ) 是重力加速度,( u ) 是输入的控制力。以上就是基于UKF的能量控制的环形级倒立摆的控制模型仿真的详细介绍和相应的源代码。通过该控制模型,可以实现对环形级倒立摆系统的精确建模和控制,使摆杆保持在竖直位置上的平衡,并将能量维持在设定的范围内。基于UKF的能量控制的环形级倒立摆的控制模型仿真。环形级倒立摆能量控制模型。

DevRevolt的博客 119

基于扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)的能量控制环形级倒立摆的控制模型仿真

本文介绍了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)的能量控制环形级倒立摆的控制模型。在本文中,我们将介绍基于扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)的能量控制环形级倒立摆的控制模型。本文通过将能量控制方法应用于环形级倒立摆,实现对系统的稳定控制,并通过Matlab进行模拟仿真。我们将设计一个能量控制器,通过测量系统的能量和状态变量,实现对环形级倒立摆的稳定控制。通过对比不同控制方法的仿真结果,我们可以评估能量控制方法以及EKF和UKF在环形级倒立摆控制中的性能。

TechInk的博客 151

倒立摆自摆起:从能量控制到LQR平衡的完整实现指南

非线性控制是机器人控制中的经典难题,倒立摆自摆起则是理解非线性系统特性的极佳实例。与常见的线性平衡控制不同,自摆起任务要求系统在没有外力助推的条件下,通过小车往复运动为摆杆注入能量,使其从自然下垂状态荡过180度进入竖直平衡区域。这一过程涉及能量反馈、状态切换、线性化建模等核心控制思想。能量控制法通过构造摆杆机械能与目标能量的差,并利用方向项实现类秋千式节能激励,克服了模型偏差与摩擦力影响,成为工程上最稳健的起摆策略。当系统进入平衡点附近小角度范围后,LQR控制器接管,利用状态空间模型和二次型最优指标实现多

weixin_34216196的博客 387

二、ROS2完成Docker容器和宿主机通信,使用ros2 topic list看到,但是无法echo

如果容器和主机权限不一致,则会导致无法通信(我的代码中,docker容器是root,宿主机是普通用户),虽然可以查询到相关话题,但是订阅后没有消息输出。比如,docker容器创建了一个共享内存,其所有者为docker容器用户root,当宿主机去访问的时候,由于用户不同,没有权限访问,也就无法进行信息传递。该方法只是临时修改共享内存的权限,每次运行完,需要重新运行上述命令,才可以进行通信。在运行的过程中,ROS2使用了共享内存机制,会共享内存。运行之后,宿主机和容器可能用户名不同,这是因为。

qq_43280851的博客 1265

等保三级-MySQL 安全加固实战指南

本文详细介绍了MySQL数据库在等保三级要求下的安全加固实战指南,涵盖身份鉴别、访问控制、安全审计、网络传输安全、入侵防范和数据完整性等关键领域。通过具体配置示例和实战经验,帮助用户有效提升MySQL数据库的安全防护能力,满足等保三级合规要求。

weixin_29197835的博客 183

Android逆向进阶篇 Charles + Drony Vpn绕过代理检测方案 获取猫眼App数据

Android逆向进阶篇 Charles + Drony Vpn绕过代理检测方案 获取猫眼App数据

曾用名:极客柒 1853

手把手教你在Keil/IAR中移植SEGGER_RTT组件(避坑指南+性能对比)

本文详细介绍了在Keil/IAR开发环境中移植SEGGER RTT调试组件的完整流程与优化技巧。通过对比传统串口调试,SEGGER RTT凭借零硬件占用、高速传输和双向交互等优势,显著提升嵌入式开发效率。文章包含配置步骤、性能调优方案及常见问题解决方案,是嵌入式开发者必备的实用指南。

y7z8a的博客 245

服务器测试之GPU基础汇总

GPU英文全称Graphic Processing Unit,中文翻译为“图形处理器”。一个专门的图形核心处理器。GPU是显示卡的“大脑”,决定了该显卡的档次和大部分性能,同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。可以形象的理解为90%的ALU(运算单元),5%的Control(控制单元)、5%的Cache(缓存单元)GPU的设计原理——总结为大量的简单运算。

qq_41897488的博客 2万+

如何在TRAE(国际版)中搭建ESP-IDF环境以及怎么使用ESP-IDF插件编译烧录到ESP32s3中

点击进入,再点击ESPRESSIF中的EXPRESS,这里会下载ESP-IDF所需要的全部工具和包等等。首先我们从终端中进入项目所在的目录中,我的项目在E盘下的jikecode\esp32s3-client中,我就进入这个目录下。,因为我的项目是针对ESP32-S3进行开发的,所以这里的芯片型号是esp32s3,大家根据各自芯片的型号来输入。执行了这个命令后,ESP-IDF会自动配置与ESP-S3相关的编译选项,生成对应芯片的配置文件。进入第一个ESP-IDF插件,进行安装,注意安装的是。

一个爱折腾技术的普通人,分享踩过的坑、学到的干货。 1509

[知识图谱构建] 一.Neo4j图数据库安装初识及药材供应图谱实例

2012年5月,谷歌公司的知识图谱(Knowledge Graph)产品被正式提出,其旨在将人、地点、物等信息作为实体,将实体间的联系作为关系,并将实体和关系以图的形式进行存储。作为语义网的最新产物,知识图谱这种新型的搜索引擎改变了传统的文本搜索结果,而随后国内公司也开发出了相应产品,例如百度公司的“知心”和搜狗公司的“知立方”等。知识图谱本质上属于一种语义网。知识图谱中的每一条数据或事实一般会采用 <实体,属性,属性值> <实体, 关系,

杨秀璋的专栏 1万+

qiankun 主子应用部署教程(Nginx 小白版)

本地开发:不用 Nginx,直接localhost:端口即可。本地模拟线上:用hosts + Nginx + 自定义域名,效果和生产接近。线上部署主应用只要配置 history 模式子应用必须支持 CORS + history + 缓存能跑是因为默认 server 兜底,但推荐写真实域名。主应用 vs 子应用的 Nginx 配置区别为什么本地和线上表现不一样history 模式 + 跨域的最佳实践。

专注于前端开发与实战技巧,记录从零到一的学习与项目经验。分享 Vue3 / JavaScript / TypeScript / Flutter /Uniapp等前端技术,以及 性能优化、工程化、最佳实践。 999

华为的C语言编程规范.pdf

华为技术有限公司内部技术规范。本规范制定了编写C语言程序的基本原则、规则和建议。从代码的清晰、简洁、可测试、安全、程序效率、可移植各个方面对C语言编程作出了具体指导。

SAP B1中文培訓教材_SDK

公司内部培训资料,对开发工具 ,DIAPI, UIAPI,Add-ON有详细解说

温度PID控制PLC程序

温度PID稳定控制程序,适用于欧姆龙PLC,对其他PLC也具有很大参考价值

android 蓝牙通讯demo

android 下蓝牙通讯demo,实现了发现蓝牙,使能蓝牙,通过蓝牙发送消息。

上一篇: 基于遗传算法优化BP神经网络——光伏出力预测算法
下一篇: ezplot的使用方法和区别 MATLAB
普通网友
博客等级 码龄3年 454粉丝 863原创
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符  | 博主筛选后可见
 
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付:10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值