[发明专利]一种基于时间自动机的一阶直线倒立摆控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于时间自动机的一阶直线倒立摆控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10、采用牛顿力学方法，构建一阶直线倒立摆系统连续过程数学模型；

S20、利用时间自动机模态模型，将反映一阶直线倒立摆物理系统和信息系统的连续、离散过程以及控制逻辑，运行规则构建数学建模，获得基于时间自动机的一阶直线倒立摆混合系统模型；

S30、采集摆杆角度及小车位移，通过摆杆角度差分获得摆杆角速度，通过差分法获得小车的速度；

S40、根据在先构建的基于时间自动机的一阶直线倒立摆混合系统模型，获得控制量控制电机，从而带动小车运动，使摆杆保持平衡。

2.根据权利要求1所述的基于时间自动机的板球控制方法，其特征在于，步骤S10所述的采用牛顿力学方法，构建一阶直线倒立摆系统连续过程数学模型；

具有以下约束条件：

(1)忽略各种阻尼以及摩擦力；

(2)摆杆的质量均勾分布，并将滑块视为质点；

(3)滚轮与传送带，且传送带无拉伸变形。

3.根据权利要求1所述的基于时间自动机的板球控制方法，其特征在于，步骤S10所述的采用牛顿力学方法，构建一阶直线倒立摆系统连续过程数学模型，以获得：

小车加速度与摆杆和竖直方向之间的夹角q₂的关系。

4.根据权利要求1所述的基于时间自动机的板球控制方法，其特征在于，步骤S30所述的采集摆杆角度及小车位移，具体为：通过采集2个角度编码传感器数据获取摆杆角度及小车位移。

5.根据权利要求3所述的基于时间自动机的板球控制方法，其特征在于，所述的小车加速度与摆杆和竖直方向之间的夹角q₂的关系；

具体公式如下：

其中，表示小车加速度，g表示重力加速度，q₂表示摆杆和竖直方向之间的夹角，I表示摆杆的转动惯量，m表示摆杆的质量，l表示连接点到摆杆质心的距离。

6.一种基于时间自动机的一阶直线倒立摆控制系统，其特征在于，包括：角度编码传感器、控制器及电机，其中，

所述的角度编码传感器，用于采集摆杆角度及小车位移，并发送至控制器中；

所述的控制器，用于采用牛顿力学方法，构建一阶直线倒立摆系统连续过程数学模型；并利用时间自动机模态模型，将反映一阶直线倒立摆物理系统和信息系统的连续、离散过程以及控制逻辑，运行规则构建数学建模，获得基于时间自动机的一阶直线倒立摆混合系统模型；根据在先构建的基于时间自动机的一阶直线倒立摆混合系统模型、摆杆角度及小车位移，获得控制量发送至电机；

所述的电机，用于而带动小车运动，使摆杆保持平衡。

7.根据权利要求6所述的基于时间自动机的板球控制系统，其特征在于，所述的采用牛顿力学方法，构建一阶直线倒立摆系统连续过程数学模型；

具有以下约束条件：

(1)忽略各种阻尼以及摩擦力；

(2)摆杆的质量均勾分布，并将滑块视为质点；

(3)滚轮与传送带，且传送带无拉伸变形。

8.根据权利要求6所述的基于时间自动机的板球控制系统，其特征在于，所述的采用牛顿力学方法，构建一阶直线倒立摆系统连续过程数学模型，以获得：

小车加速度与摆杆和竖直方向之间的夹角q₂的关系。