中科深谷自主研发的面向非同长二级倒立摆自起摆及其平衡控制技术发明专利获得授权

       近日，中科深谷的专利“面向非同长二级倒立摆自起摆及其平衡控制方法”获得发明专利证书，专利号：ZL202210836984.1。

       本发明公开了面向非同长二级倒立摆自起摆及其平衡控制方法，包括以下步骤：对二级倒立摆进行系统建模，得到其状态空间方程；首先将问题简化成一级倒立摆的摆起控制，采用能量法对小车进行起摆，将摆杆1摆至0度附近；采取滑膜控制进行一级摆杆稳摆，同时利用其反馈力将摆杆2摆至竖直位置，当摆杆1与摆杆2均在0度时，利用变增益lqr进行整体倒立摆稳摆。本发明在对二级倒立摆进行自起摆方法设计的基础上，针对非同长两摆杆，提出一种新型控制方案，与以前的方法相比，在对摆杆2进行自起摆时，无需了解其系统参数和算法设计，仅用惯性和对摆杆1的反馈便能达到目的，因此所提出的控制更简单、更高效、鲁棒性更好。

中科深谷全系列倒立摆产品

赋能中高级产业人才培养

       开源直线电机一级倒立摆（型号：LIP1）是由工业级高精密直线电机、角度传感器、摆杆、控制系统和上位机组成。控制系统是基于TITMS320F28335DSP和MATLAB/Simulink开发，结合计算机仿真和嵌入式实时控制技术，采用基于模型设计（MBD:Model-BasedDesign）开发方法，能实现硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）设计的功能，可以完成如LQR最优控制、模糊控制、神经网络控制等运动控制理论的相关实验。

       直线电机摆杆可变倒立摆系统是基于开源直线电机一级倒立摆升级而成，同样由工业级高精密直线电机、角度传感器、摆杆、控制系统和人机交互软件组成，摆杆采用了可自由伸缩的电动推杆设计。控制系统同样是基于TITMS320F28335DSP和MATLAB/Simulink，以及基于模型设计（MBD:Model-BasedDesign）的开发方法，除完成如LQR最优控制、模糊控制、滑模控制、神经网络控制等运动控制理论的相关实验外，还可进行鲁棒、自适应等算法的研究。

       双摆智能控制系统由倒立摆本体、控制系统、伺服系统、角度传感器、人机交互界面和开源算法资源包组成。其倒立摆本体采用一长一短双摆杆并联结构，可自由分解形成两种环形一级倒立摆；控制系统硬件基于DSP开发、软件基于Matlab/Simulink开发；伺服系统支持力矩和加速度两种控制模式；角度传感器使用绝对值编码器，采用CAN总线通信方式；开源算法资源包包含系统建模仿真、根轨迹分析、线性系统矫正、LQR、滑模控制、神经网络控制、强化学习控制等算法案例。

Simulink软件仿真图