彭秀艷，胡忠輝，姜　輝
哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，黑龍江哈爾濱

摘　　　要：設(shè)計(jì)了一種二級倒立擺的狀態(tài)反饋控制器。研究了一種基于單純形算法的參數(shù)優(yōu)化方法。首先給出了二級倒立擺系統(tǒng)模型并分析了系統(tǒng)特性，設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器，提出基于ＩＴＡＥ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＴｉｍｅ＆ＡｂｓｏｌｕｔｅＥｒｒｏｒ）性能指標(biāo)應(yīng)用單純形優(yōu)化方法對狀態(tài)反饋控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以快速準(zhǔn)確地得到狀態(tài)反饋陣，并利用固高ＧＬＩＰ２００２型直線倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析和二級倒立擺系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了二級倒立擺優(yōu)化控制。提出的一種如何尋找使系統(tǒng)穩(wěn)定且具有較好性能的狀態(tài)反饋控制參數(shù)這一控制領(lǐng)域重要問題的解決方法，避免了極點(diǎn)配置法手動(dòng)試湊方法調(diào)試參數(shù)困難的問題，對非線性、強(qiáng)耦合運(yùn)動(dòng)體的控制具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)　鍵　詞：ＩＴＡＥ性能指標(biāo)；單純形優(yōu)化算法；二級倒立擺；狀態(tài)反饋；極點(diǎn)配置

１　引　言
倒立擺系統(tǒng)以其有效反映諸如非線性、強(qiáng)耦合性、以及可鎮(zhèn)定性等諸多自動(dòng)控制領(lǐng)域中的關(guān)鍵性能，成為了較常用的研究對象［１］。由于數(shù)學(xué)模型與實(shí)際系統(tǒng)存在誤差，狀態(tài)反饋方法設(shè)計(jì)出控制器控制實(shí)際系統(tǒng)時(shí)需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)調(diào)試控制參數(shù)，目前國內(nèi)外研究多采用試湊法確定控制參數(shù)［２�玻矗荨＿@種方法試湊時(shí)間長、難度大，應(yīng)用極點(diǎn)配置法設(shè)計(jì)出的反饋增益用于實(shí)際擺控制時(shí)經(jīng)常失敗，很難達(dá)到期望的控制效果。本文以ＩＴＡＥ性能指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用單純形優(yōu)化方法對狀態(tài)反饋控制器進(jìn)行優(yōu)化，通過仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)與一般的極點(diǎn)配置法進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明本文的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，可以很快速地找到多組可滿足實(shí)際系統(tǒng)控制要求的控制參數(shù)，與傳統(tǒng)極點(diǎn)配置法相比避免了反饋控制增益的長時(shí)間試湊，控制性能更好［５］。

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