直線二級(jí)倒立擺穩(wěn)擺的建模與預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)單輸入多輸出、欠驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)耦合且對(duì)控制的實(shí)時(shí)性要求極高的非線性對(duì)象。由于該系統(tǒng)的特性與許多工業(yè)非線性系統(tǒng)的特性極其相似，因此對(duì)直線倒立擺系統(tǒng)的研究不僅可以驗(yàn)證控制算法的有效性，也具有很重要的工程應(yīng)用意義。
　　傳統(tǒng)的對(duì)直線倒立擺的建模方法是物理建模。通過對(duì)直線倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，建立其數(shù)學(xué)模型。但采用這種方法對(duì)直線倒立擺建模時(shí)需要做一些假設(shè)，同時(shí)也忽略了一些非線性的因素，從而導(dǎo)致建立的模型精度不高。

2、>　　針對(duì)物理模型的缺點(diǎn)，本文首次將ARX建模方法及RBF-ARX建模方法應(yīng)用于單輸入三輸出的直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)。ARX模型是線性模型，其系數(shù)通過線性最小二乘法辨識(shí)得到。RBF-ARX模型是一種隨狀態(tài)變化的非線性模型，其參數(shù)通過結(jié)構(gòu)化非線性參數(shù)優(yōu)化方法(SNPOM)辨識(shí)獲得。建模結(jié)果表明這兩種模型都具有很高的建模精度。
　　在直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的ARX模型及RBF-ARX模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的模型預(yù)測(cè)控制器，并詳

3、細(xì)介紹了基于此兩類模型的預(yù)測(cè)控制器的設(shè)計(jì)方法以及相關(guān)控制參數(shù)對(duì)模型預(yù)測(cè)控制效果的影響。
　　本文首次實(shí)現(xiàn)了基于ARX模型預(yù)測(cè)控制器(ARX-MPC)及基于RBF-ARX模型的預(yù)測(cè)控制器(RBF-ARX-MPC)對(duì)直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)（單輸入三輸出）穩(wěn)擺的仿真控制。仿真結(jié)果表明，兩種模型預(yù)測(cè)控制方法都具有較強(qiáng)的抗干擾性能，且能夠快速平穩(wěn)地完成直線二級(jí)倒立擺的穩(wěn)擺控制。在仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文還首次實(shí)現(xiàn)了基于RBF-ARX模型預(yù)測(cè)控制器