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由于球杆系统可以用于实现各种已有的控制理论和方法,也可以作为新的理 论和控制方法的检验平台,因此国内外很多学者重点对球杆系统的模型线性性以 及对控制器进行了设计,通过应用先进的控制理论,达到尽量提高控制精度、缩 短控制时间等目的,下面分析一下国内外球杆系统的模型建立和控制器设计研究 现状。 27764
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哈尔滨理工大学彭建刚以BW500球杆设备作为研究对象,设计了模糊控制 器的结构,通过对模糊推理的结果中所有的元素求取重心元素作为最后的决策量, 最后在MATLAB中设计了球杆系统的模糊控制器,仿真结果表明模糊控制理论设计的控制器在球杆系统中取得了良好的控制效果。 长春工业大学刘克平等人设计了基于遗传算法的自适应PID控制器,建立了球杆系统机械部分模型、角度模型和电机模型,从而得到了整个系统的数学模型, 对开环不稳定特性的系统控制研究提供了有意义的探索,通过在线整定控制器参数,使球杆系统的控制性能得到了提高,该自适应遗传PID控制效果良好,适应能力较强,实现系统的精确控制。 论文网
武汉大学胖永新结合球杆系统的特点,将鲁棒控制理论的极点配置、最优瞬 态镇定、最优鲁棒镇定应用在该系统中,根据球杆系统的实际数学模型求出几种 控制算法的控制器传递函数,在Matlab的Simulink环境下进行了仿真。
美国西伊利诺伊州立大学EAndreev等人考虑Nd,球的转动惯量和离心力等因素建立了精确的数学模型,并在此基础上详细阐述了一种运用此算法对球杆系统进行了成功的控制。能够产生了一个无限文控制规则的集合,同时为函数提供简单自然的候选控制准则[10]。当这种方法被 应用到线性时不变系统中，控制集合包括了所有线性状态的反馈,作者最后实验证明了这种线性的控制准则相对于非线性控制准则的控制效果更加优秀。韩国Sung-Kwun Oh等针对球杆系统设计了一种模糊控制器，并进行遗传算法的使用的最优化做了研究,内环控制器用于控制电机转角位置，外环控制器根据滚动小球的位置来调节内环的参数,基于并行遗传算法能够使两个模糊控制器的参数达到最优化,并对模糊控制器的控制效果和PD控制器的控制效果进行了对比。
罗马尼亚Lorinc Matron和匈牙利bela Lantos将自适应控制理论应用于球杆系统中,自适应控制算法利用跳数把小球的轨迹跟踪和横杆的稳定性联系在一起, 这种方法能够很好地避免非线性自适应控制系统中存在的奇点问题，并在试验结果中证实了这控制方案的可行性。英国斯特拉思克莱德大学的D.J.L.eith和W.E.Leithead对反馈线性化的研究,指出球杆系统存在奇点,并且得到奇点位置系统的输入和输出关系是不确定的重要关系,通过多次的求导运算建立了球杆系统在奇点的线性化模型。