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一种具有输入约束的网络化倒立摆系统的时延补偿方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2024-09-29 08:52:28
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2024-09-29 08:52:28
为了解决现有网络化倒立摆控制系统中的输入约束和时延补偿问题，本发明提供了一种具有输入约束的网络化倒立摆系统的时延补偿方法，以实现对网络化倒立摆控制系统的稳摆控制。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有输入约束的网络化倒立摆系统的时延补偿方法，包括以下步骤：步骤1)应用牛顿—欧拉方法建立倒立摆控制系统运动学模型，然后，对其进行线性化并化简，得到状态空间方程如下：其中，为倒立摆系统的状态量；p为小车的位移，小车的速度，φ为摆杆与竖直向上方向的夹角，为摆杆角速度；y(t)为系统输出；为控制输入，为系统矩阵，为输入矩阵，为输出矩阵；g为重力加速度，l为摆杆转动轴心到摆杆质心的长度；
一种具有输入约束的网络化倒立摆系统的时延补偿方法，该方法首先获取所述倒立摆系统的状态空间方程；基于得到状态空间方程建立网络化倒立摆控制系统的离散切换系统模型；最后设计一个满足输入约束的状态反馈控制器，使得网络化倒立摆控制系统指数稳定。该方法不仅解决了网络化控制系统中的时延补偿问题，同时解决了实际系统中存在的输入约束问题，实现了具有输入约束的网络化倒立摆系统的稳摆控制，但本发明不只局限于此实例，其结果对实际中的网络化控制系统具有重要的参考意义。
具有输入约束的网络化倒立摆系统的时延补偿方法具有广泛的应用前景，以下是一些可能的应用领域：
工业控制领域：倒立摆系统在工业控制中有广泛应用，如起重机、卫星天线等。通过使用时延补偿方法，可以提高系统的稳定性和控制精度，确保这些设备的安全运行。
机器人领域：机器人的控制系统中常常面临时延问题。该方法可以用于机器人的姿态控制、路径规划等方面，提高机器人的动作准确性和响应速度。
航空航天领域：在航空航天领域，飞行器的控制系统对时延非常敏感。这种时延补偿方法可以应用于飞行器的导航、姿态控制等，确保飞行的稳定性和安全性。
远程控制系统：网络化倒立摆系统的时延补偿方法可以应用于远程控制系统，如远程医疗设备、远程操作机器人等。通过减少时延对系统的影响，提高远程控制的效果和可靠性。
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本发明的有益效果主要表现在：本发明设计了一种具有输入约束的网络化倒立摆系统的时延补偿方法。由于网络化倒立摆控制系统中存在时变短时延问题，传统的点对点的控制算法已经不再适用，本发明针对时变短时延问题，利用切换系统方法有效的解决了时延补偿问题，考虑在实际系统中存在输入约束问题，该方法设计了满足输入约束的状态反馈控制器，实现了网络化倒立摆系统的稳摆控制，并且具有较好的控制效果。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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