基于能量控制与近似输出调节的二级倒立摆起摆和跟踪控制  

Swing-up and tracking control of double inverted pendulum based on energy control and approximate output regulation

作　　者：徐德来 平兆武[1,2] 张文军 黄云志 葛锁良[1,2] 卢俊国[3] XU De-lai;PING Zhao-wu;ZHANG Wen-jun;HUANG Yun-zhi;GE Suo-liang;LU Jun-guo(School of Electrical Engineering and Automation,Hefei University of Technology,Hefei Anhui 230009,China;Anhui Engineering Technology Research Center of Industrial Automation,Hefei Anhui 230009,China;Department of Automation,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China)

机构地区：[1]合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009 [2]工业自动化安徽省工程技术研究中心,安徽合肥230009 [3]上海交通大学自动化系,上海200240

出　　处：《控制理论与应用》2023年第2期400-408,共9页Control Theory & Applications

基　　金：国家自然科学基金项目(61873083,62073217);中央高校基本科研业务费项目(PA2020GDKC0013)资助。

摘　　要：二级倒立摆是一个典型的欠驱动非线性系统,其控制问题具有一定的挑战性.为了解决时变参考信号下二级倒立摆的起摆和跟踪控制问题,本文提出了一种基于能量控制与近似输出调节方法的起摆和三阶控制器设计方案.首先,采用能量控制方法将第1级摆杆从下垂位置摆起到倒立位置附近;其次,采用滑模控制方法将第1级摆杆稳定在倒立位置,同时,采用等效小车与能量控制相结合的方法将第2级摆杆摆起到倒立位置附近;最后,采用基于近似输出调节理论的多项式近似方法设计三阶控制器实现二级倒立摆的位置跟踪控制.仿真和实验结果均验证了该控制方案的有效性.

关 键 词：二级倒立摆 起摆 跟踪控制 能量控制 近似输出调节 

分 类 号：TP13[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]