倒立擺的模糊控制及變結構控制研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是控制領域的一種典型實驗裝置,在控制領域它不僅具有很強的研究意義,還具有深遠的實踐意義,并且具有生動直觀的教學特點。從日常生活中見到的任何重心在上、支點在下的控制問題,到空間飛行器以及各種伺服云臺的穩(wěn)定問題,都和倒立擺的控制有很大的相似性,同時其平衡與火箭的發(fā)射姿態(tài)調(diào)整類似,其動態(tài)過程與人類的行走姿態(tài)類似,故對倒立擺的穩(wěn)定控制在實際中有很多應用。如海上鉆井平臺的穩(wěn)定控制、衛(wèi)星發(fā)射架的穩(wěn)定控制、化工過程控制、雙足機器人直立行走、

2、飛機安全著陸、火箭發(fā)射過程的姿態(tài)調(diào)整和直升飛機控制領域中也有重要的現(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科等諸多領域。
　　因此,倒立擺的控制研究是有理論和工程應用意義的。本文著重研究倒立擺的模糊控制和變結構控制,為設計倒立擺自整定實驗控制系統(tǒng)做階段性準備。論文主要研究以下三部分內(nèi)容:
　　第一部分包括倒立擺系統(tǒng)及模糊控制歷史的介紹,以及對一級倒立擺系統(tǒng)建立非線性模型,通過泰勒級數(shù)展開用線性方法控制非線性對象,

3、并分析了一級倒立擺模型的性能。
　　第二部分設計倒立擺的并聯(lián)模糊控制器。首先是介紹模糊控制相關的基礎知識和基本方法。然后設計了一級倒立擺的并聯(lián)模糊控制器,包括隸屬度函數(shù)的設計和模糊規(guī)則的建立等,最后通過在matlab下用simulink仿真軟件建立倒立擺的仿真模型,對所建的模型進行仿真實驗研究,包括極點配置和模糊控制兩種方法,并分析比較仿真結果。
　　第三部分針對變結構控制器的強魯棒性,按照指數(shù)趨近律設計了一種滑模變結構控制