基于多級倒立擺的智能控制方法研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是一個典型的快速、多變量、非線性、不穩(wěn)定系統(tǒng)，其對于非線性系統(tǒng)的研究無論在理論上和方法上都具有深遠(yuǎn)的意義。對倒立擺的研究可以歸結(jié)為對非線性、多變量、不穩(wěn)定系統(tǒng)的研究，其控制方法和思路在處理一般工業(yè)過程中也有很廣泛的用途，倒立擺系統(tǒng)是進(jìn)行控制理論研究的理想平臺。 本文以一級、二級倒立擺系統(tǒng)為研究對象，重點研究了模糊控制方法對一級、二級倒立擺系統(tǒng)的模糊控制器的設(shè)計，并且在倒立擺實體上進(jìn)行實時穩(wěn)定控制。 本文首先對倒

2、立擺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析、建模。并且對固高公司生產(chǎn)的一級、二級倒立擺硬件組成進(jìn)行了簡單的介紹，使讀者對倒立擺系統(tǒng)有理性的認(rèn)識。 其次采用了模糊控制理論對一級、二級倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行了模糊控制器的設(shè)計。首先對一級倒立擺采取了雙閉環(huán)模糊控制方法，此方法基于無模型控制理論設(shè)計，其中內(nèi)環(huán)模糊控制器控制擺桿的角度，外環(huán)控制器控制小車的位置。如果采用普通的模糊控制方法設(shè)計，其規(guī)則庫將有5<'4>=625條規(guī)則，雙閉環(huán)控制設(shè)計兩個模糊控

3、制器使模糊規(guī)則簡化，此方法主要為了解決規(guī)則爆炸的問題。成功地在固高公司的倒立擺臺體上實現(xiàn)穩(wěn)定控制，并且在仿真結(jié)果中分析了其優(yōu)缺點。 最后采用二次尋優(yōu)的方法設(shè)計融合函數(shù)并與模糊控制相結(jié)合控制二級倒立擺。主要原理是通過設(shè)計的融合函數(shù)將倒立擺系統(tǒng)耦合性很強(qiáng)的6個變量進(jìn)行融合成為兩個變量(誤差E、誤差變化率EC)，然后針對這兩個變量設(shè)計模糊控制器進(jìn)行控制。此方法也在固高公司的二級倒立擺的實體上實現(xiàn)了穩(wěn)定控制，有很好的穩(wěn)定性和抗干擾性，取