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基于积分滑模控制的空间倒立摆鲁棒镇定控制( Robust stabilization control of a spatial inverted pendulum using integral sliding mode controller )
I Chawla V Chopra A Singla
近几十年来，倒立摆已经成为动力学和控制理论中的一个基准问题。由于其固有的非线性、不稳定和欠驱动特性，它们被广泛用于验证和实现新兴的控制技术。此外，倒立摆系统的动力学特性类似于许多现实世界的系统，如segways、仿人机器人等。在文献中，针对这一问题进行了大量的控制器测试，其中鲁棒性最强的是滑模控制器，最优的是线性二次调节器(LQR)控制器。前者存在非鲁棒可达阶段问题，而后者缺乏鲁棒性。为了解决这两种控制器中存在的问题，本文提出了一种新型的积分滑模控制器(ISMC)用于空间倒立摆(SIP)，也称为x-y-z倒立摆。该结构有三个控制输入和五个控制输出。采用欧拉-拉格朗日方法对系统进行了数学建模。ISMC具有消除非鲁棒可达阶段的优点，同时增强了标称控制器（LQR控制器）的鲁棒性。为了验证ISMC对匹配不确定性的鲁棒性，在系统的非线性模型中加入一个输入扰动。仿真结果表明，与传统的LQR控制器相比，该控制器具有更强的鲁棒性。此外，在鲁棒性损失不大的情况下，通过对系统的控制器输入进行平滑处理，解决了控制器中的抖振问题。
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