鲁棒控制设计，三级倒立摆的稳定

资 源 简 介

鲁棒控制设计，三级倒立摆的稳定

详 情 说 明

三级倒立摆是控制理论中经典的欠驱动系统，其多级摆杆结构对控制算法的抗干扰能力提出了极高要求。本文将探讨三种鲁棒控制方法在该系统中的应用特点。

对于滑模控制（SMC），其核心在于设计切换函数迫使系统状态沿预设滑模面收敛。该方法通过高频切换抵消参数不确定性，但需注意抖振抑制，可通过饱和函数或观测器优化。在Simulink中实现时，需要分层构建摆杆动力学模块并加入干扰观测环节。

H∞控制则采用频域优化思路，通过加权函数平衡不同频段的灵敏度与鲁棒性。设计时需要建立系统的广义被控对象模型，特别要注意执行器饱和约束下的性能调整。仿真中可观察γ迭代过程对摆角波动的影响。

第三种方法是自适应鲁棒控制（ARC），结合了参数在线估计和鲁棒反馈。其优势在于能实时补偿诸如关节摩擦等慢时变扰动，Simulink中需要集成参数估计器与Lyapunov函数验证模块。

仿真对比时建议关注三个指标：稳定时间对初始偏差的敏感性、脉冲干扰下的恢复能力，以及执行器输出信号的平滑程度。实际部署时还需考虑延迟补偿问题，可通过Smith预估器扩展上述方法。