旋转倒立摆串级PID低通滤波控制系统的设计

针对非线性、强耦合、多变量和欠驱动的旋转倒立摆不稳定系统,提出基于STM32的串级PID控制系统,在其中加入了一阶低通滤波用来降低位置控制环中的振荡。通过在Matlab的Simulink中搭建模型对其可行性进行验证,并结合共轭梯度法搜索最优PID控制参数。试验结果表明加入一阶低通滤波的串级PID控制器较未加一阶低通滤波其响应时间快约15%,超调量降低约10%,稳态误差降低约30%,位置控制过程中振荡也得到明显改善。通过在搭建的倒立摆实物平台上进行试验进一步证实所提出的控制系统能够实现对倒立摆实时、快速和平稳的控制。