基于H∞控制与μ分析的MATLAB倒立摆鲁棒控制系统设计与性能比较

资 源 简 介

本项目在MATLAB环境下实现单级/多级倒立摆系统的鲁棒控制器设计，结合H∞控制与μ分析两种方法，评估系统在参数扰动和外部干扰下的稳定性与性能表现。提供完整的仿真与对比分析。

详 情 说 明

基于H∞控制与μ分析的倒立摆鲁棒控制系统设计与性能比较

项目介绍

本项目针对单级/多级倒立摆系统，实现了基于H∞控制与μ分析的鲁棒控制器设计与性能比较。通过建立倒立摆线性化模型，分别采用H∞混合灵敏度控制和μ综合方法设计控制器，系统分析比较两种方法在参数扰动、外部干扰等不确定性条件下的稳定性与性能表现。

功能特性

• 模型建立：实现倒立摆非线性模型的线性化，构建状态空间表达式
• 不确定性建模：支持乘性/加性不确定模型描述，设定参数波动范围
• H∞控制器设计：基于混合灵敏度方法优化鲁棒性能指标
• μ分析与综合：采用结构奇异值理论进行鲁棒性分析与D-K迭代优化
• 性能对比分析：全面评估控制系统的抗干扰能力、参数容差和动态响应特性

使用方法

1. 参数配置：设置倒立摆物理参数（质量、长度、摩擦系数等）
2. 不确定性设定：定义参数波动范围和频率加权函数
3. 性能指标指定：配置跟踪误差、控制量约束、稳定裕度要求
4. 控制器设计：执行H∞控制和μ综合算法生成控制器
5. 仿真分析：运行时域仿真，对比不同控制策略下的系统响应
6. 结果输出：获取鲁棒性分析报告和性能量化对比表

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Control System Toolbox
• Robust Control Toolbox
• Simulink（用于时域仿真）

文件说明

主程序文件实现了项目核心功能流程，包括倒立摆系统建模、不确定性描述、H∞控制器设计与μ分析综合、时域仿真对比以及性能指标量化分析。该文件完成了从参数输入到结果输出的完整自动化流程，用户可通过修改配置参数快速进行不同场景下的控制器设计与性能比较。