倒立擺的模糊控制研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是一個典型的多變量、非線性、強藕合和快速運動的自然不穩(wěn)定系統(tǒng)。因此倒立擺在研究雙足機器人直立行走、火箭發(fā)射過程的姿態(tài)調整和直升機飛行控制領域中有重要的現(xiàn)實意義，相關的科研成果已經(jīng)應用到航天科技和機器人學等諸多領域。 本文圍繞_級倒立擺系統(tǒng)，采用模糊控制理論研究了倒立擺的控制系統(tǒng)仿真問題。仿真的成功證明了本文設計的模糊控制器有很好的穩(wěn)定性。主要研究工作如下： 1)使用了牛頓力學和Lagrange方程對倒立擺進行數(shù)

2、學建模，推導出倒立擺系統(tǒng)傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間方程。 2)分析了模糊控制理論的數(shù)學基礎，對模糊控制的方法進行了研究：介紹了模糊子集、模糊關系和模糊推理等相關知識，在此基礎上進一步分析了模糊控制器的結構與組成，對精確量的模糊化、模糊控制算法設計方法以及輸出信息的模糊判決作了進一步的介紹。 3)介紹了如何利用Simulikn建立倒立擺系統(tǒng)模型，特別是利用Mask封裝功能，使模型更具靈活性，給仿真帶來很大方便。 4)一級倒

3、立擺系統(tǒng)的控制器設計與仿真：考慮到同時控制倒立擺的四個狀態(tài)變量x，x，θ，θ，必然會使模糊控制規(guī)則復雜并且數(shù)目龐大(即所謂的規(guī)則爆炸)，本文設計了兩個模糊控制器即位置模糊控制器和角度模糊控制器，用這兩個模糊控制器進行串聯(lián)控制，并把位置模糊控制器控制輸出作為一個虛擬角度乘以一個系數(shù)與擺桿的實際角度疊加形成一個廣義角，以這個廣義角和擺桿的角速度作為輸入量輸入給角度模糊控制器對擺桿的角度進行控制；通過matlab的Simulikn實現(xiàn)了倒立擺