基于Lagrange方程建模的单级旋转倒立摆控制  

A Control System Based on the Lagrange Modeling Method for a Single Link Rotary Inverted Pendulum

作　　者：吴爱国[1] 张小明[1] 张钊[1] 

机构地区：[1]天津大学电气与自动化工程学院,天津300072

出　　处：《中国工程科学》2005年第10期11-15,共5页Strategic Study of CAE

基　　金："九七三"国家安全重大基础研究资助项目(51314-04004);国家自然科学基金资助项目(69901005)

摘　　要：介绍一种新型单级旋转倒立摆系统的构成,通过对其动力学特性的分析建立了基于Lagrange方程的数学模型。在平衡点附近给出系统的线性化模型,对系统的稳定性、能控性和能观性进行了分析。利用线性二次型最优控制策略LQR方法设计了控制器,并在仿真实验和实物实验中实现了倒立摆的平衡控制。实验表明,系统稳定性好、鲁棒性较强。In this paper the design and realization of the rotary inverted pendulum （RIP） control system is presented. After analyzing its dynamic characteristics, the system model based on Lagrange method is devised. In addition, linear quadratic regulator （LQR） is designed and implemented on the RIP system by successfully balancing the pendulum in the inverted position. Simulation and experimental results are presented to show the stable and robust responses of the control system.

关 键 词：旋转倒立摆 LAGRANGE方程 最优控制策略LQR 

分 类 号：TP13[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]