倒立擺系統(tǒng)的區(qū)間值模糊控制研究.pdf

1、模糊集理論是美國自動化控制理論專家Zadeh教授于1965年創(chuàng)立的，目前已被廣泛應(yīng)用到了冶金、化工、家用電器、金融、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域。但是模糊集隸屬度函數(shù)的準(zhǔn)確選取比較困難，而用區(qū)間值表達不確定信息可以包含更多的信息，有效地減少失誤率，保證最終決策的合理性、科學(xué)性和正確性。因此，深入研究區(qū)間值模糊集理論及其在控制中的應(yīng)用具有重要意義。將區(qū)間值模糊集理論與區(qū)間值模糊邏輯應(yīng)用到倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定控制中進行研究，給出倒立擺穩(wěn)定控制的一種新的區(qū)間值模

2、糊控制方法。
　　本文對倒立擺系統(tǒng)的區(qū)間值模糊控制進行研究，首先介紹區(qū)間值模糊邏輯推理，給出區(qū)間值模糊控制基本原理，然后設(shè)計出具有區(qū)間結(jié)構(gòu)的隸屬度函數(shù)曲線，并用區(qū)間值蘊涵來構(gòu)造推理規(guī)則，形成一種定性的推理機制，利用區(qū)間運算、區(qū)間推理等，分別設(shè)計出一級、二級倒立擺的模糊控制器，分別建立起一級、二級倒立擺的區(qū)間值模糊控制系統(tǒng)，最后通過仿真和實時控制實驗，成功實現(xiàn)了一級、二級倒立擺點值和區(qū)間值的穩(wěn)定控制，還進一步研究了其穩(wěn)定性、隨動性和

3、抗干擾性。
　　本文主要研究內(nèi)容：
　　(1)根據(jù)模糊集理論和模糊邏輯推理，對點值輸入、輸出變量的隸屬度函數(shù)分別選擇Trimf型、Trapmf型、Gaussmf型和Gauss2mf型等四種類型，分別設(shè)計出一級、二級倒立擺的點值模糊控制器，建立起它們的模糊控制系統(tǒng)，并對其進行仿真和實時控制實驗，均成功地實現(xiàn)了一級、二級倒立擺的點值模糊穩(wěn)定控制。
　　(2)根據(jù)區(qū)間值模糊集理論，利用薛占熬教授提出的區(qū)間值R蘊涵算子，對區(qū)間

4、值按輸入、輸出變量的隸屬度函數(shù)分別選擇Trapmf-Trimf型、Gaussmf-Gauss2mf型等形式，設(shè)計出具有區(qū)間結(jié)構(gòu)的隸屬度函數(shù)曲線。分四種情況，分別設(shè)計出Trapmf-Trimf分立模糊控制器、Trapmf-Trimf合成模糊控制器、Gaussmf-Gauss2mf分立模糊控制器、Gaussmf-Gauss2mf合成模糊控制器，建立起它們的模糊控制系統(tǒng)，并對其進行仿真和實時控制實驗，均成功地實現(xiàn)了一級、二級倒立擺的區(qū)間值模糊

5、穩(wěn)定控制。
　　(3)共建立六個模糊推理系統(tǒng)(FIS)和九個模糊控制系統(tǒng)，對一級、二級倒立擺點值與區(qū)間值模糊控制的實驗結(jié)果進行對比分析，研討了倒立擺點值、區(qū)間值模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、隨動性和抗干擾性。
　　實驗結(jié)果表明：區(qū)間值模糊控制可以實現(xiàn)倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，可以應(yīng)用到像倒立擺這種多變量、強耦合、自然不穩(wěn)定的非線性系統(tǒng)中去；點值模糊控制由于隸屬度函數(shù)選擇不當(dāng)或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，會導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性差或隨動性弱，而區(qū)間值模糊控制則