吊车-双摆系统的控制
吊车-双摆系统控制的目标是实现小车运动的同时，保持两个摆杆的稳定（角度接近竖直或目标位置），并且抑制摆动。由于系统是典型的强耦合、多自由度、非线性和欠驱动系统，其控制难点较大。以下是吊车-双摆系统控制的常用方法和详细设计过程。
(4) 非线性控制
对于吊车-双摆系统的强非线性特性，可以选择以下非线性控制方法。
滑模控制
- 特点：对非线性和不确定性具有鲁棒性。
- 控制律：通过设计滑模面 s=0s = 0s=0，实现状态渐近收敛。
- 主要挑战：抖振问题，需要设计光滑切换策略。
能量基控制
- 特点：通过调节系统的能量流动（势能和动能），实现摆杆的稳定。
- 设计思路：引入 Lyapunov 函数分析系统的能量演化，设计控制输入 FFF 使其能量耗散。
(5) 分层控制
结合多种控制方法实现复杂系统的分层控制：
- 高层路径规划：使用 MPC 或其他方法实现轨迹规划。
- 低层运动控制：使用 PID 或 LQR 实现局部稳定。
4. 仿真与验证
使用 MATLAB/Simulink 或 Python 仿真系统性能：
- 初始状态：设置小车位置偏移和摆杆角度偏移。
- 外部扰动：加入随机扰动测试控制器的鲁棒性。
- 性能指标：评估系统的响应时间、超调量和稳定性。
5. 总结
- 吊车-双摆系统的控制是典型的复杂控制问题，需根据实际需求选择控制策略。
- PID 控制适合简单场景，但对耦合系统性能有限。
- LQR 和 MPC 提供全局优化方案，是工业系统的常用选择。
- 非线性控制适合高精度场景，但实现复杂。
优化控制器性能时，可以结合实际系统参数调整权重矩阵或模型假设，逐步改善系统行为。
原文地址：https://blog.csdn.net/zkmrobot/article/details/144016179
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