直线一级倒立摆分数阶控制器设计及仿真

作者：王春阳^*; 刘旭; 史洪伟; 辛瑞昊; 彭业光

来源：控制工程, 2020, 27(01): 8-14.

DOI：10.14107/j.cnki.kzgc.170541

• 控制理论
• 倒立摆
• 增益鲁棒法
• 分数阶控制器
• 向量法

针对直线一级倒立摆的稳定控制问题,设计了分数阶比例积分(FOPI和FO[PI])控制器。首先,根据Newton力学方法建立了倒立摆系统的数学模型。然后,采用基于向量的增益鲁棒性分数阶控制器参数求解简化算法,设计了分数阶比例积分控制器。最后,在MATLAB环境下进行了分数阶比例积分控制器参数整定方法的有效性验证,并且对倒立摆系统分别采用分数阶比例积分控制器和整数阶PID(IOPID)控制器进行了稳定控制仿真实验,并将得到的摆杆角度响应曲线进行了对比分析。结果表明:分数阶比例积分控制器对系统的稳定控制效果优于IOPID控制器,且在分数阶比例积分控制器中,FO[PI]控制器对系统稳定控制最好,响应时间较快、振荡幅值较小且具有鲁棒性。

• 单位
  电子信息工程学院; 长春理工大学