针对线性二次型调节器在倒立摆最优控制设计过程中对加权矩阵选择的盲目性,采用粒子群算法,引入惯性权重优化加权矩阵,获得状态反馈控制率,设计最优控制器。以直线二级倒立摆控制系统为研究对象,对比分析传统线性二次型调节器算法与基于粒子群优化线性二次型调节器算法的稳摆控制和抗干扰能力。结果表明:优化后的最优控制器能使系统的响应时间更快、超调量更小;直线二级倒立摆控制系统在4 s内达到稳定状态,在实时控制中表现出了较强的抗干扰能力。该算法对直线二级倒立摆的控制效果更理想。

针对多输入多输出的倒立摆系统平衡控制，利用牛顿－欧拉方法建立了直线型一级倒立摆系统的数学模型。在分析的基础上，采用状态反馈控制中极点配置法设计了用于直线型一级倒立摆系统的控制器。通过采用MATLAB仿真及其对实际系统的调试验证，表明了该控制器的设计是合理的。