基于dSPACE仿真平臺(tái)的一階直線倒立擺控制研究.pdf

1、倒立擺是自然不穩(wěn)定的非線性系統(tǒng),具有多變量、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)易變,控制效果顯示直觀,是檢驗(yàn)控制理論正確性及控制器性能的理想實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在機(jī)器人、航天、軍工及一般工業(yè)過(guò)程領(lǐng)域中,倒立擺的控制技術(shù)都具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文將仿真分析和半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái),利用dSPACE半實(shí)物仿真平臺(tái),在線調(diào)整參數(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài),及時(shí)測(cè)試控制器性能,實(shí)現(xiàn)較大量測(cè)噪聲環(huán)境下的一階直線倒立擺平衡控制。首先應(yīng)用拉格朗日方程對(duì)一階直線

2、倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,采用模糊控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)倒立擺平衡控制。為克服傳統(tǒng)模糊控制輸入變量多、推理規(guī)則設(shè)置復(fù)雜等缺點(diǎn),提出一種單輸入規(guī)則動(dòng)態(tài)鏈接模糊控制算法(SIRMs),結(jié)合了狀態(tài)反饋控制和模糊控制的優(yōu)點(diǎn),簡(jiǎn)化模糊控制器推理結(jié)構(gòu)。同線性二次型最優(yōu)控制(LQR)相比,魯棒性較強(qiáng),控制過(guò)程平滑。由于實(shí)物系統(tǒng)中的擺桿角速度無(wú)法直接測(cè)量,采取電位器測(cè)量倒立擺擺角信號(hào)時(shí),擺角信號(hào)會(huì)伴隨有較大量測(cè)噪聲。雖然通過(guò)計(jì)算可以獲得角速度信號(hào),但會(huì)在系統(tǒng)中引