可拓控制的算法改進及其仿真研究.pdf

1、隨著控制理論的深入研究和發(fā)展，控制理論在科學研究和實際工程的應用中起到了越來越重要的作用。這些傳統(tǒng)的控制理論和方法大多是圍繞控制系統(tǒng)諸如快速性、穩(wěn)定性和可靠性等控制品質的提高而進行的設計和研究。然而，這些控制理論存在著無法用數學模型來精確描述的控制對象或過程，以及只考慮量值與量值之間關系難以解決的矛盾問題。為了解決控制領域中存在的這些矛盾問題，我國學者首先提出了可拓控制的思想和方法。 可拓控制理論是在以中國原創(chuàng)學科“可拓學”的基

2、元理論、可拓集和可拓邏輯等相關理論基礎上建立和發(fā)展起來的，它以狀態(tài)關聯度為核心、從信息轉化的角度來研究控制問題?？赏乜刂品椒ㄊ菍⒖赏丶险摰难芯渴挛锏霓D化關系的理論與方法應用在控制問題的研究上，以控制輸入信息的合格度（關聯度）作為確定控制輸出校正量的依據，通過將不合格范圍內的控制變量轉化到合格范圍內，從而使控制效果從不滿意轉化到滿意。 可拓控制理論一經提出，理論方法得到了眾多學者的關注和研究，并取得了一系列的研究成果。本文研究的

3、主要目的是使可拓控制器在保證有較好的控制效果前提下，能夠利用簡單的知識進行自學習能力，從而設計更具普遍意義和簡便性的改進的可拓控制算法。 本課題的研究是在前人已有的研究基礎上、針對可拓控制算法參數調整復雜和人為因素介入較多的問題從而結合影響系統(tǒng)誤差的特征狀態(tài)關聯度和狀態(tài)距展開研究的。第一章介紹了進行課題研究的背景及意義；第二章的前半部分首先介紹了可拓控制理論中所應用到的可拓學的基本理論知識、可拓控制的基本概念、結構和原理，其次，

4、介紹了可拓控制器的設計及算法的實現；在后半部分，通過對影響系統(tǒng)誤差相關因素的分析，提出了一種具有更好控制效果和簡單結構的改進的可拓控制算法，并通過對不同控制對象的MATLAB-Simulink控制仿真，分析和比較其控制效果的改進；在第三章，首先對倒立擺系統(tǒng)進行分析和建模，得到其狀態(tài)空間方程，通過性能分析和控制理論研究，基于多變量、復雜系統(tǒng)，本人提出了選取偏差e和偏差微分e的加權值作為可拓控制的特征量并結合狀態(tài)距以及能夠描述系統(tǒng)整體特性的

5、狀態(tài)空間描述方法，設計了基于最優(yōu)控制LQR的改進的可拓控制算法，接下來通過對直線二級倒立擺系統(tǒng)和吊車-雙擺系統(tǒng)的控制仿真，證明該算法能夠很好的控制該類倒立擺系統(tǒng)；在第四章，首次將基于LQR的改進的可拓控制算法應用到直線二級倒立擺系統(tǒng)的實時控制中，分析和研究可拓控制對原始復雜系統(tǒng)的實際控制能力。 通過上述研究分析，說明改進的可拓控制算法在縮短調節(jié)時間和減小超調量等方面有明顯的改進，從而說明應用可拓控制方法實現對系統(tǒng)的控制，能夠獲得