基于遗传算法的 QUBE-Servo2 倒立摆系统 PD 参数整定

吉林大学学报(信息科学版) ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (1): 58-64.

基于遗传算法的 QUBE-Servo2 倒立摆系统 PD 参数整定

孙慧慧^a, 栾卉^a,b, 王沁怡^a, 宋元春^a, 尹佳欣^a

吉林大学 a. 仪器科学与电气工程学院; b. 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心, 长春 130022

收稿日期:2023-11-08 出版日期:2025-02-24 发布日期:2025-02-24
通讯作者: 栾卉(1979— ), 女, 吉林白山人, 吉林大学教授, 博士, 主要从事连续与离散控制系统教学研究, (Tel)86-13756653224(E-mail)luanhui@ jlu. edu. cn。 E-mail:luanhui@ jlu. edu. cn
作者简介:孙慧慧(1984— ), 女, 黑龙江鹤岗人, 吉林大学高级工程师, 主要从事控制系统实验教学研究, ( Tel)86-13159608682(E-mail)sunhuihui@ jlu. edu. cn
基金资助:
吉林大学教改基金资助项目(2021XYB160; 2017XYB099); 吉林大学实验技术基金资助项目(SYXM2024a011)

PD Parameters Setting of Qube-Servo2 Inverted Pendulum System Based on Genetic Algorithm

SUN Huihui^a, LUAN Hui^a,b, WANG Qinyi^a, SONG Yuanchun^a, YIN Jiaxin^a

a. College of Instrumentation & Electrical Engineering; b. National Engineering Research Center of Geophysical Exploration Instruments, Jilin University, Changchun 130022, China

Received:2023-11-08 Online:2025-02-24 Published:2025-02-24

摘要/Abstract

摘要： 针对传统试凑法选取的倒立摆 PD( Proportion Differentiation) 控制器参数具有主观性强, 系统响应能力不佳等问题, 采用遗传算法整定控制器参数, 进行模型仿真分析并最终运行于 QUBE -Servo2 旋转倒立摆实验系统。实验表明, 相比于试凑法, 用遗传算法得到的 PD 控制器参数能使系统的响应性能进一步优化, 且不受主观经验限制, 摆杆和摆臂的稳态误差都在依0. 01 rad 以内。

关键词: 旋转倒立摆, 数学模型, PD 控制, 遗传算法

Abstract: Considering that the traditional trial-and-error method of parameter setting for rotary inverted pendulum PD( Proportion Differentiation) controller has strong subjectivity and poor response ability, genetic algorithm is used to set parameters of PD controller so as to conduct model simulation and to ensure its operation on QUBE-Servo2 rotary inverted pendulum experiment system. The experiment shows that compared to the trial and error method, the PD controller parameters obtained by genetic algorithm further optimize the response performance of the system, and are not limited by subjective experience. The steady-state errors of the swing rod and swing arm are both within 0. 01 rad.

Key words: rotary inverted pendulum, mathematical model, proportion differentiation ( PD) control, genetic algorithm

中图分类号:

TP273

孙慧慧, 栾卉, 王沁怡, 宋元, 尹佳欣. 基于遗传算法的 QUBE-Servo2 倒立摆系统 PD 参数整定[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2025, 43(1): 58-64.

SUN Huihui , LUAN Hui , WANG Qinyi , SONG Yuanchun , YIN Jiaxin . PD Parameters Setting of Qube-Servo2 Inverted Pendulum System Based on Genetic Algorithm[J]. Journal of Jilin University (Information Science Edition), 2025, 43(1): 58-64.

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