【《倒立摆研究现状文献综述》2300字】

倒立摆研究现状文献综述世界上最简单的倒立摆研究实验装置出现在上个世纪50年代。过了10年之后，倒立摆系统的概念才被相关的专家所提出，它才因此被世人所熟知。由于倒立摆系统具有强耦合、多变量、非线性和高阶不稳定的特点，所以被作为重要的被控对象用来研究各种控制理论[9]。在1982平面直线运动倒立摆并对此加以运用。20世纪80年代Yamakita立摆级数由一级増加到二级[7]。根据倒立摆级数的不同，将倒立摆系统可分为一阶倒立摆、二阶倒立摆、三阶倒立摆和多阶倒立摆；根据倒立摆的运动方向，可分为直线型倒立摆和平面型倒立摆；根据倒立摆的运动轨道的不同，又可分为斜轨道、水平轨道、和圆轨道倒立摆系统。随着对倒立摆系统研究的增多，又接踵出现了球摆、旋转式倒立摆、柔性摆[1]。1.1倒立摆的分类系统。通过对倒立摆结构的分类，大致有下面几种类型：（1）直线倒立摆系列模块分成多种类型的直线倒立摆。直线倒立摆系列如图1-1图1-1（2）环形倒立摆系列1-2所示：图1-2环形倒立摆系统（3）平面倒立摆系列平面倒立摆主要是XY工作台和两自由度机械臂分别与两自由度球关节进行组合，同时根据级数的不同，又可以分为多种平面倒立摆。平面倒立摆系列如图1-3所示[18];图1-3平面倒立摆系列1.2倒立摆的研究控制理论倒立摆系统主要由电机、导轨、摆杆、光电编码器、小车和限位开关等部分组成，由于倒立摆系统具有强耦合、多变量、非线性和高阶不稳定的特点，可以通过利用各种控制理论相结合的方法来进行验证[10]。倒立摆在稳定控制方面，主要有以下几种研究控制理论：1.经典控制理论经典控制理论是倒立摆系统研究控制中最先使用的控制理论，通过对倒立摆系统建立数学模型，从而推导出倒立摆系统的传递函数，根据得到的传递函数设计PID控制器。由于PID，不能同时研究摆杆角度和小车的位置[31]，具有一定的局限性。2.现代控制理论现代控制理论是倒立摆系统研究控制中较为成熟的控制理论，该控制理论的基础是状态空间理论，通过推导倒立摆系统的非线性模型推导出立摆系统的输出方程和状态方程，应用极点配置和LQR最优控制等方法配置系统的极点，从而实现对系统的控制[11]。3.智能控制相关理论模糊控制不依靠数学模型的精确性，且有较好的鲁棒性是模糊控制的主要优点，但模糊控制在某些方面也有着一些缺点，要想得到更好的控制效果，模糊控制应与其他控制方法相结合起来使用。神经网络神经网络算法的优点是具有较好的容错性和鲁棒性，不确定性系统的动态特性往往都可以利用神经网络算法进行学习和适应，但其缺点是神经网络的层数和隐含神经元的个数不容易确定[12]。遗传算法智能算法的其中的一个重要分支是遗传算法，并行、效率高、全局搜索是遗传算法的本质，它是通过模拟自然界的进化机制从而发展起来的一种随机全局搜索算法，在搜索过程中能够自行搜索和积累有关空间相关的知识，并且能够自适应控制搜索达到最优控制的效果，其优点是较为简单且鲁棒性强等[13]。参考文献：[1]茹斐斐.双闭环控制方法在两轮自平衡小车中的应用研究[D].河南大学,2013.[2]蒋昌虎.倒立摆系统控制方法的研究与设计[D].东北大学,2008.[3]祁虔,罗婷,刘枫,唐永川,文树理,杨阳.基于遗传算法的倒立摆系统模糊九点控制器参数优化[J].西南大学学报(自然科学版),2014,36(11):191-200.[4]樊耀耀.桥式起重机定位控制研究[D].太原理工大学,2015.[5]李积雅.改进双链量子遗传算法的研究及应用[D].西北师范大学,2017.[6]陈巴特尔,周东华.强跟踪滤波器在倒立摆系统中的应用[J].控制工程,2012,19(01):141-144.[7]史晶晶.直线倒立摆系统的二自由度模型驱动PID控制器设计[D].山西大学,2014.[8]陈建壮.UPS/EPS中可控整流器关键技术设计与实现[D].华南理工大学,2015.[9]赵文才.环形单级倒立摆系统的控制研究[D].广东工业大学,2018.[10]李宇成,岳春然,王目树.基于遗传算法的倒立摆系统的多级控制研究[J].北方工业大学学报,2009,21(03):19-24.[11]胡侠,王佳,杨会林.基于模糊控制导盲机器人控制方法[J].机械设计与制造,2007(11):148-150.[12]荣亮.伺服作动器新型动态加载系统仿真与研究[D].南京航空航天大学，2017.[13]张国斌.放顶煤超静定液压支架的优化设计[J].机械管理开发，2018,33(11):40-41+64.[14]郭立杨.电动汽车超级电容—蓄电池混合式储能装置的研究与设计[D].山东建筑大学,2018.[15]张程,张卓.自适应模糊鲁棒控制在机械臂系统中的应用研究