倒立擺的模糊控制及變結(jié)構(gòu)控制研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是控制領(lǐng)域的一種典型實(shí)驗(yàn)裝置,在控制領(lǐng)域它不僅具有很強(qiáng)的研究意義,還具有深遠(yuǎn)的實(shí)踐意義,并且具有生動(dòng)直觀的教學(xué)特點(diǎn)。從日常生活中見(jiàn)到的任何重心在上、支點(diǎn)在下的控制問(wèn)題,到空間飛行器以及各種伺服云臺(tái)的穩(wěn)定問(wèn)題,都和倒立擺的控制有很大的相似性,同時(shí)其平衡與火箭的發(fā)射姿態(tài)調(diào)整類(lèi)似,其動(dòng)態(tài)過(guò)程與人類(lèi)的行走姿態(tài)類(lèi)似,故對(duì)倒立擺的穩(wěn)定控制在實(shí)際中有很多應(yīng)用。如海上鉆井平臺(tái)的穩(wěn)定控制、衛(wèi)星發(fā)射架的穩(wěn)定控制、化工過(guò)程控制、雙足機(jī)器人直立行走、

2、飛機(jī)安全著陸、火箭發(fā)射過(guò)程的姿態(tài)調(diào)整和直升飛機(jī)控制領(lǐng)域中也有重要的現(xiàn)實(shí)意義,相關(guān)的科研成果已經(jīng)應(yīng)用到航天科技和機(jī)器人學(xué)科等諸多領(lǐng)域。
　　因此,倒立擺的控制研究是有理論和工程應(yīng)用意義的。本文著重研究倒立擺的模糊控制和變結(jié)構(gòu)控制,為設(shè)計(jì)倒立擺自整定實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)做階段性準(zhǔn)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(duì)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)建立非線性模型,通過(guò)泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)用線性方法控制非線性對(duì)象,

3、并分析了一級(jí)倒立擺模型的性能。
　　第二部分設(shè)計(jì)倒立擺的并聯(lián)模糊控制器。首先是介紹模糊控制相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法。然后設(shè)計(jì)了一級(jí)倒立擺的并聯(lián)模糊控制器,包括隸屬度函數(shù)的設(shè)計(jì)和模糊規(guī)則的建立等,最后通過(guò)在matlab下用simulink仿真軟件建立倒立擺的仿真模型,對(duì)所建的模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究,包括極點(diǎn)配置和模糊控制兩種方法,并分析比較仿真結(jié)果。
　　第三部分針對(duì)變結(jié)構(gòu)控制器的強(qiáng)魯棒性,按照指數(shù)趨近律設(shè)計(jì)了一種滑模變結(jié)構(gòu)控制