基于線性二級倒立擺多種控制算法的應(yīng)用研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文論文題目論文題目：基于線性二級倒立擺多種控制算法的應(yīng)用研究英文題目英文題目：Basedonlineardoubleinvertedpendulumavarietyofapplicationresearchofcontrolalgithm學(xué)位類學(xué)位類別:工程碩士研究生姓研究生姓名:齊宏宇學(xué)號學(xué)號：201202413學(xué)科學(xué)科(領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱名稱:控制工程指導(dǎo)教指導(dǎo)教師:李愛蓮職稱職稱：副教授協(xié)助指導(dǎo)教協(xié)助指導(dǎo)教師:職

2、稱職稱:2014年6月6日分類號：分類號：TPTP393393密級：級：公開公開UDC：學(xué)校代碼：學(xué)校代碼：1012710127內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要倒立擺具有非線性、多變量、高階次和自身不穩(wěn)定的特性，是教學(xué)和科研中典型的研究對象。倒立擺是雙足機器人直立行走控制、鉆井平臺的穩(wěn)定控制、直升飛機的起落控制和火箭發(fā)射的姿態(tài)控制等問題的基礎(chǔ)模型。隨著擺桿數(shù)目的增加，控制難度也隨之增強，穩(wěn)定性卻隨之減弱。如何選取最佳的控制策略使得倒立擺

3、能夠平穩(wěn)運動，在一定范圍內(nèi)可以抵抗外界干擾，一直是國內(nèi)外專家們研究的熱點和難點問題。論文首先論述了倒立擺的發(fā)展歷程以及選題的意義，概括了設(shè)計的主要工作及其結(jié)構(gòu)安排，敘述了倒立擺的研究意義和價值。其次介紹了倒立擺平臺的硬件組成和工作原理。利用拉格朗日的方法建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對非線性數(shù)學(xué)模型進行線性化處理，根據(jù)自控原理的知識判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能控性和能觀性。再次將基于極點配置的狀態(tài)反饋控制、多模型自適應(yīng)控制和基于信息融合的模糊最優(yōu)控制運用

4、到二級倒立擺研究中，比較各種控制策略的優(yōu)劣。極點配置控制策略是利用狀態(tài)反饋的作用將原有極點配置到預(yù)定位置上；多模型自適應(yīng)控制策略考慮兩個擺桿角度對系統(tǒng)的影響，將非線性模型根據(jù)穩(wěn)擺范圍劃分成9個線性子模型，劃分后的系統(tǒng)更加接近于實物運動情況；在基于信息融合的模糊最優(yōu)控制策略中，運用信息融合技術(shù)將6個狀態(tài)變量融合成兩個綜合變量，作為模糊控制器的輸入變量。通過減少輸入變量的個數(shù)，進而減少模糊規(guī)則的數(shù)目，避免“規(guī)則爆炸”問題的出現(xiàn)，實現(xiàn)了對系統(tǒng)

5、的控制作用；最后，在Simulink中搭建三種控制策略的系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖，進行大量的調(diào)試，得到穩(wěn)定的系統(tǒng)仿真曲線。比較了各種方法控制策略的優(yōu)點和不足之處。仿真曲線結(jié)果表明，多模型自適應(yīng)控制和基于信息融合的模糊最優(yōu)控制針對倒立擺的仿真研究都取得了較好的控制效果。采用C語言針對倒立擺進行系統(tǒng)編程后，試運行。二級倒立擺基于極點配置的狀態(tài)反饋控制已擺起。一級倒立擺基于模糊控制已擺起，倒立擺能夠平穩(wěn)運動，對于外界干擾具有一定的抵抗能力。關(guān)鍵詞：二級