基于GA的二级倒立摆LQR最优控制器设计

摘要

倒立摆是一个多变量、快速、非线性不稳定的系统。LQR最优控制以其较好的稳定性在倒立摆控制中常被应用。该方法的关键在于如何选取Q、R加权矩阵,通常需要多次的反复试探才能得到较满意的结果,极大地影响了其有效的应用。针对这一问题采用基于遗传算法的权矩阵设计方法设计二级倒立摆的LQR最优控制器,利用其有效的智能式搜索、渐进式优化的特点,获取Q、R阵及状态反馈控制率K。将此控制器用于二级倒立摆实验台,实验结果表明,此方法设计的最优控制器超调小、响应速度快,可以对实际倒立摆系统实现稳定控制。