基于LQR控制算法的动量轮倒立摆设计  

作　　者：王俊杰 陈之浩 方保龙 刘慧 

机构地区：[1]合肥大学先进制造工程学院

出　　处：《数字技术与应用》2024年第9期213-216,共4页Digital Technology & Application

基　　金：安徽省高等学校省级质量工程项目“大学物理实验”(项目编号:2021kcszsfkc360);“结合智慧教学平台探索大学物理课程过程性评价体系的建设”(项目编号:2023jyxm0559);合肥大学质量工程项目“大学物理教学创新团队”(项目编号:2022hfujxtd02);“大学物理A(建工类)”(项目编号:2022hfuxsxx04);“在OBE教育理念和三全育人背景下大学物理实验课程体系的构建与实施”(项目编号:2022hfujyzd07);安徽省大学生创新创业训练计划项目“不倒的杆”(项目编号:S202311059126)。

摘　　要：本项目旨在设计并实现一个基于线性二次调节器(LQR)控制算法的动量轮倒立摆系统。系统硬件由2204无刷电机、Deng FOC V3控制器和2个AS5600编码器组成,以16.8 V电压供电。LQR算法通过最小化系统状态和控制输入的加权平方和来提供最优状态反馈控制。本文详细介绍了硬件连接、软件实现和调试方法,并通过串口监视器实时调整LQR参数以优化系统性能。实验结果验证了LQR控制算法在实际应用中的有效性,表明该系统适用于教学和科研中的演示与实验。本项目不仅展示了LQR算法在动态系统中的优化控制能力,而且为控制理论的教学和研究提供了一个实践平台。

关 键 词：LQR算法 倒立摆 控制输入 硬件连接 优化控制 实践平台 无刷电机 优化系统性能 

分 类 号：TP13[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]