文献类型：期刊文章

作　　者：霍婷婷[1] 李艳[1] 张庆[1]

HUO Tingting;LI Yan;ZHANG Qing(School of Physics and Electronic Information Engineering,Ningxia Normal University,Guyuan 756000,China)

机构地区：[1]宁夏师范大学物理与电子信息工程学院,固原756000

出　　处：《自动化与仪表》

基　　金：2024年宁夏回族自治区自然科学基金项目(2024AAC03317)。

年　　份：2025

卷　　号：40

期　　号：1

起止页码：11-16

语　　种：中文

收录情况：普通刊

摘　　要：一级倒立摆系统作为经典的控制理论实验装置,具有高度非线性和不稳定性,因此对其进行精确控制和状态估计具有重要的研究意义。该研究旨在提高倒立摆系统的鲁棒性,提出了一种基于LQR控制和卡尔曼滤波的综合方法。首先,建立倒立摆系统的数学模型,通过线性二次调节器(LQR)设计了最优控制器,以实现系统的稳定控制。其次,增加卡尔曼滤波器对系统状态进行实时估计,提高系统的动态响应性能。通过仿真研究对比分析了不同控制策略下系统的鲁棒性表现。结果表明,融合LQR控制和卡尔曼滤波的方法使得倒立摆的摆杆角度响应时间控制在1 s内,其均方差提高93%,显著改善了倒立摆系统的鲁棒性和控制精度,有效抑制外部扰动的影响。

关 键 词：倒立摆系统 LQR控制 卡尔曼滤波 鲁棒性 状态估计 最优控制  

分 类 号：TP273.1]