滑模控制-二阶倒立摆-matlab.docx

滑模控制二阶倒立摆matlab

滑模控制是一种常用的控制方法，在控制二阶倒立摆中也可以得到很好的应用。通过加入滑模控制器可以提高控制系统的稳定性和鲁棒性。

在Matlab中，可以使用Simulink来进行二阶倒立摆的仿真和控制器设计。具体步骤如下：

1.搭建二阶倒立摆的模型，包括小车、摆杆和配重块等组成部分。

2.设计PID控制器，作为基准控制器用于比较滑模控制器的性能；

3.按照滑模控制器设计的思路，搭建滑模控制器模型，其中包括滑模面、滑模控制律等组成部分。

4.将滑模控制器与二阶倒立摆模型进行连接，并进行仿真。

实现过程中的代码如下：

1.建立模型：使用Simulink中的组件、信号源、仿真器等构建二阶倒立摆控制系统模型。

2.PID控制器设计：

```matlab

Kp=1.5;

Ki=0.01;

Kd=0.2;

pid_controller=pid(Kp,Ki,Kd);

```

3.滑模控制器设计：

```matlab

s=0.1;

r=0.1;

a=sqrt(2*s*r);

s_function=@(s_,r_)sign(s_)*a*tanh(abs(s_/a)^(1/2))-r_*sign(s_);

fcn=@(s_,r_)[s_function(s_(1),r_(1)),s_function(s_(2),r_(2))];

smc_controller=@(s_,r_)-fcn(s_,r_);

```

4.连接模型和控制器，进行仿真：

```matlab

model=inverted_pendulum;

load_system(model);

set_param(model,StopTime,20);

sim(model);

%绘制结果显示

figure;

subplot(2,1,1);plot(tout,theta,r,tout,theta_pid,b);gridon;title(角度反馈);legend(smc,pid);

xlabel(时间(s));ylabel(角度(弧度));

subplot(2,1,2);plot(tout,x,r,tout,x_pid,b);gridon;title(位置反馈);legend(smc,pid);

xlabel(时间(s));ylabel(位置(m));

```

在运行成功后，就可以看到二阶倒立摆的仿真结果，包括位置和角度等方面的变化情况，可以通过比较PID控制器和滑模控制器的性能表现来验证滑模控制器的优势。