多級倒立擺系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制研究.pdf

1、倒立擺是一種嚴重非線性,欠驅(qū)動自然不穩(wěn)定系統(tǒng),對倒立擺的研究涉及到控制科學中處理復雜對象的關(guān)鍵技術(shù)。滑模變結(jié)構(gòu)控制因其在對待匹配的不確定性和外部干擾具有絕對的魯棒性和自適應性,是當今控制領(lǐng)域被研究者較為關(guān)注和研究的控制方法。將滑模變結(jié)構(gòu)控制應用到倒立擺系統(tǒng)的控制當中進行算法研究有著極其重要的意義和實際工程應用價值。本文在前人研究工作的基礎上,基于倒立擺系統(tǒng),對滑模變結(jié)構(gòu)控制的若干問題進行了較為深入的研究,具體包括:
　　1)介紹滑

2、模變結(jié)構(gòu)控制的基本原理,討論了滑模變結(jié)構(gòu)設計的兩個重點是切換函數(shù)的選擇和控制律u的獲取。闡述了影響變結(jié)構(gòu)控制的重要障礙——抖振。另外介紹了變結(jié)構(gòu)控制被應用的領(lǐng)域。
　　2)運用經(jīng)典力學方法建立了一級倒立擺的系統(tǒng)模型,針對其特點,運用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法進行了自舉控制和抗干擾控制測試和仿真,仿真和實驗結(jié)果說明變結(jié)構(gòu)對倒立擺系統(tǒng)控制的有效性;運用拉格朗日方法建立了二級倒立擺的系統(tǒng)模型,對其進行了變結(jié)構(gòu)平衡控制,干擾測試表明二級倒立擺能恢

3、復穩(wěn)態(tài)。
　　3)為了降低滑模控制的抖振現(xiàn)象,將模糊控制與變結(jié)構(gòu)控制互相結(jié)合,詳細介紹了模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制方法的設計步驟,并做了性能測試。通過例子驗證模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制方法在系統(tǒng)具有不確定性和外部干擾較大時,比傳統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制方法具有更好的控制性能,抖振情況有較大的降低,魯棒性增強。
　　4)針對二級倒立擺的穩(wěn)定控制問題,提出了一種基于克隆選擇算法的自適應模糊滑?？刂品椒?。該方法利用克隆選擇算法優(yōu)化模糊變量的隸屬度函數(shù)曲線,采