基于模糊控制的二級倒立擺控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)作為典型的快速、多變量、非線性、絕對不穩(wěn)定、非最小相位系統(tǒng)，一直是控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。它不但是驗(yàn)證現(xiàn)代控制理論方法的典型實(shí)驗(yàn)裝置，而且其控制方法和思路對處理一般工業(yè)過程亦有廣泛的用途。因此，在許多著名大學(xué)的控制系中，倒立擺都被當(dāng)作很重要的實(shí)驗(yàn)裝置。 自1965年美國教授查德(L.A.Zadeh)提出了模糊集合的概念以來，模糊數(shù)學(xué)得到了長足的發(fā)展，在理論和應(yīng)用中取得了令人刮目的成果。模糊數(shù)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域涉及自動控制、航空航

2、天、交通管理、決策評價、企業(yè)管理和社會經(jīng)濟(jì)等很多方面。模糊控制是模糊集合理論應(yīng)用的一個重要方面。1974年，英國教授馬丹尼(E.H.Mamdani)首先將模糊集合理論應(yīng)用于加熱器的控制中，隨后模糊控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。 關(guān)于倒立擺的研究有兩個問題：一是如何快速使得倒立擺從初始位置達(dá)到工作位置的擺起控制；二是在工作平衡點(diǎn)的穩(wěn)定控制問題。本文首先分析了倒立擺研究的發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展方向及意義，接著對二級倒立擺物理結(jié)構(gòu)做了詳盡的分析，

3、利用拉格朗日方程獲得了二級倒立擺的數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計(jì)二級倒立擺的模糊控制系統(tǒng)提供了較為精確的對象。 本文從模糊控制的基礎(chǔ)理論知識出發(fā)，對模糊控制器的設(shè)計(jì)方法和模糊控制的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了分析和研究，特別是對基于單片機(jī)的模糊控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)二級倒立擺的特點(diǎn)，提出了基于單片機(jī)的二級倒立擺的模糊控制方法，并用Maltab/Simulink對二級倒立擺的模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，得到了滿意的結(jié)果，并實(shí)現(xiàn)了一級倒立擺