基于改進遺傳算法的控制系統(tǒng)在倒立擺中的應(yīng)用.pdf

1、倒立擺的控制是一個典型的平衡控制問題，作為一個復(fù)雜、不穩(wěn)定的倒立擺控制系統(tǒng)一直被用作實時控制試驗的驗證設(shè)備。同時，由于倒立擺控制系統(tǒng)與機器人和飛行器等控制系統(tǒng)的相似性，對其進行控制所采用的控制算法以及得出的結(jié)論對其它工程控制問題具有一定的指導(dǎo)意義。 遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進化過程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索方法。遺傳算法提供了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的通用框架，它不依賴于問題的具體領(lǐng)域，對問題的種類有很強的

2、魯棒性，所以廣泛應(yīng)用于很多學(xué)科。在自動控制領(lǐng)域中有很多與優(yōu)化相關(guān)的問題需要求解，遺傳算法已在其中得到了廣泛的應(yīng)用，并顯示出了良好的優(yōu)化效果。 本文首先闡述倒立擺控制系統(tǒng)的研究發(fā)展過程和現(xiàn)狀，隨后詳細介紹了一級和二級倒立擺控制系統(tǒng)的動力學(xué)公式的推導(dǎo)。在分析了遺傳算法(GA)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，根據(jù)倒立擺控制系統(tǒng)的特點，通過改進的遺傳算法來優(yōu)化控制器的待定參數(shù)，設(shè)計了倒立擺控制器；并對固高公司的倒立擺控制系統(tǒng)做了分析。通過C語言設(shè)計出的

3、遺傳算法程序進行數(shù)值優(yōu)化，采用EXCEL模擬程序所得到的數(shù)據(jù)，得到仿真圖形，驗證改進遺傳算法的控制效果的快速性和優(yōu)越性；并以MATLAB語言及其SIMULINK工具箱為基礎(chǔ)，做了一定的仿真研究工作。實驗結(jié)果證明，該改進的遺傳算法可以取得更好的控制效果，并對下一步要進行的工作提出了自己的設(shè)想，即把模糊規(guī)則、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法三種控制方法的優(yōu)缺點綜合和互補，進而得到更好的混合算法來控制倒立擺。 整個論文的完成，以一定的理論為基礎(chǔ)，既