基于倒立擺系統(tǒng)的模糊控制研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)易調(diào)整、成本低廉等優(yōu)點，因而成為檢驗控制算法的典型實驗裝置。倒立擺系統(tǒng)是一個高階次、多變量、不穩(wěn)定、非線性、強耦合的自然動態(tài)系統(tǒng)。因而在對其的控制過程中能夠有效反映出系統(tǒng)的魯棒性問題、非線性問題等存在于控制過程中的許多關(guān)鍵性問題。由于倒立擺系統(tǒng)與機器人的行走及火箭發(fā)射過程中的姿態(tài)調(diào)整等有極大的相似性，因而世界各地的控制專家對倒立擺系統(tǒng)控制問題的研究給予極度的重視，研究過程具有極其重要的理論價值和指導(dǎo)性的

2、現(xiàn)實意義。
　　 本文針對倒立擺系統(tǒng)的模糊控制這一研究課題，主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.對實驗室深圳固高公司生產(chǎn)的直線型一級、二級倒立擺系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)建模，并推導(dǎo)其狀態(tài)空間方程。然后分別對一級、二級倒立擺系統(tǒng)進行穩(wěn)定性、能控性和能觀性分析。
　　 2.對一級倒立擺系統(tǒng)進行模糊控制算法的設(shè)計時，采用兩個模糊控制器串聯(lián)的方式實現(xiàn)模糊控制。位置模糊控制器控制小車的位置，其輸出作為虛擬角度和擺桿一的實際角度相加，作為角度

3、模糊控制器的一個輸入，來控制擺桿一的擺角。采用這種串聯(lián)控制，可以有效地同時控制小車的位移和角度，進一步實現(xiàn)一級倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。
　　 3.對二級倒立擺系統(tǒng)進行模糊控制算法的設(shè)計時，本論文根據(jù)信息融合技術(shù)，采用融合函數(shù)，使輸入變量降維，進而實現(xiàn)二級倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制，并且有效地簡化了模糊控制器的設(shè)計，解決了“模糊規(guī)則爆炸”問題。
　　 4.在Matlab/Simulink環(huán)境中對一級、二級倒立擺采用模糊控制方法分