外文翻譯--倒立擺原稿

1、<p>　　The inverted pendulum</p><p>　　Key words: inverted pendulum, modeling, PID controllers, </p><p>　　Fuzzy controllers, state space controllers</p&g

2、t;<p>　　What is an Inverted Pendulum? Remember when you were a child and you tried to balance a  broom-stick or baseb

3、all bat on your index finger or the palm of your hand? You had to constantly adjust the position of your hand 

4、to keep the object upright. An Inverted Pendulum does basically the same thing. However, it is limited in that it only&#

5、160;moves in one dimension, while your hand could move up, down, sideways, etc. Check out the video provided to see exac

6、tly how the Inverted Pendulum works. </p><p>　　倒立擺是什么？還記得當你是個孩子時你曾用你的食指或者掌心設法去平衡一把掃帚柄或者棒球棍嗎？你必須不斷地調整你 的手的位置以保持對象的垂直。一個倒立擺在本質上就是做相同的事情。然而，它會受限制因為它只能在一 定范圍內移動，雖然你的手可以上升、下降、斜向

7、一邊等等。檢查錄象提供的畫面來觀察倒立擺是如何確切 地工作的。 </p><p>　　An inverted pendulum is a physical device consisting in a cylindrical bar (usually of alum

8、inum) free to oscillate around a fixed pivot. The pivot is mounted on a carriage, which in its turn can move on

9、0;a horizontal direction. The carriage is driven by a motor, which can exert on it a variable force. The bar would 

10、naturally tend to fall down from the top vertical position, which is a position of unsteady equilibrium.  </p><p>　　一個倒立擺是

11、個物理設備它包括一個圓柱體的棒子（通常是鋁的）可以在一個支點周圍振蕩。這個支點是安在一個車架上，它的轉動方向是水平的偏轉。小車是由一個馬達控制的，它可以運用于一個變力。棒子會有自然的趨勢從最高的豎直位置下落，那是一個不穩(wěn)定的平衡位置。 </p><p>　　The goal of the experiment is to stabilize&#

12、160;the pendulum (bar) on the top vertical position. This is possible by exerting on the carriage through the motor a fo

13、rce which tends to contrast the 'free' pendulum dynamics. The correct force has to be calculated measuring the instant

14、0;values of the horizontal position and the pendulum angle (obtained e.g. through two potentiometers).      實驗的目標是使擺（棒子）穩(wěn)定在最高的豎直位

15、置。這是有可能的只要運用通過馬達的小車一個力該力可以與“自由”擺的動力學抵消。這個正確的力必須通過計算測量水平偏轉的瞬時值和擺的角度（獲得兩個電位計）。 </p><p>　　The system pendulum+cart+motor can be modeled as a linear system if

16、60;all the parameters are known (masses, lengths, etc.), in order to find a controller to stabilize it. If not all the&#

17、160;parameters are known, one can however try to 'reconstruct' the system parameters using measured data on the dynamics o

18、f the pendulum.  </p><p>　　系統(tǒng)擺+車+馬達可以建模成一個線形系統(tǒng)如果所有的參數(shù)都是已知的（質量、長度等），為了尋找一個控制 器去穩(wěn)定住它。如果不是所有的參數(shù)都已知，可以用多種方法去“推想”系統(tǒng)參數(shù)像用擺的動力學的測量數(shù)據(jù)。 </p><p>　　What is it used fo

19、r?Just like the broom-stick, an Inverted Pendulum is an inherently unstable system. Force must be properly applied to keep th

20、e system intact. To achieve this, proper control theory is required. The Inverted Pendulum is essential in the evaluating and

21、 comparing of various control theories.  </p><p>　　倒立擺是干什么的？就好象掃帚柄，一個倒立擺是一個天生的不穩(wěn)定系統(tǒng)。力度必須被嚴格地應用以保持系統(tǒng)的完整性。為了實現(xiàn)它，嚴格的控制理論是必須的。倒立擺在求數(shù)值和各種控制理論的比較中是必要的。</p><p>　　The 

22、inverted pendulum is a traditional example (neither difficult nor trivial) of a controlled system. Thus it is used in simulat

23、ions and experiments to show the performance of different controllers (e.g. PID controllers, state space controllers, fuzzy controllers

24、....).  </p><p>　　倒立擺是一個控制器系統(tǒng)中的一個傳統(tǒng)的例子（既不困難也不是沒有價值）。盡管它是仿真和實驗來顯示不同控制器的性能（舉例來說PID控制器，狀態(tài)空間控制器，模糊控制器）。 </p><p>　　The Real-Time Inverted Pendulum is used as a

25、 benchmark, to test the validity and the performance of the software underlying the state-space controller algorithm, i.e. the

26、0;used operating system. Actually the algorithm is implement form the numerical point of view as a set of mutually co-operati

27、ng tasks, which are periodically activated by the kernel, and which perform different calculations. The way how these tasks a

28、re activated (e.g. the activation order) is called scheduling of the tasks. It is</p><p>　　實時倒立擺被作為一個基準，去測試軟件在狀態(tài)空間控制器運算法則下的有效性和性能，也就是實用的操作系統(tǒng)。事

29、實上運算法則是通過數(shù)值點實現(xiàn)的該數(shù)值點看作一組互助的協(xié)同操作的任務，它是周期性的通過核心的活動，它執(zhí)行不同的計算。這些任務如何活動的方法（舉例來說激活命令）被稱作任務的時序安排。很明顯每個任務的時序安排對控制器的一個好的性能是至關緊要的，因此對一個擺的穩(wěn)定性是有效的。如此倒立擺是非常有用的在決定是否一個特殊的時序安排的選擇比另一個好，在哪個情形下，在什么程度內等等。 </p><p>　　Modeling

30、0;an inverted pendulum.Generally the inverted pendulum system is modeled as a linear system, and hence the modeling is valid 

31、only for small oscillations of the pendulum.  </p><p>　　為倒立擺建模。通常倒立擺系統(tǒng)建模成一個線形系統(tǒng)，因此模型只對小幅度擺動的擺才有效。 </p><p>　　Prescribed trajectory tracking with&

32、#160;certain accuracy is a main task of robotic control. The control is often based on a mathematical model of the syste

33、m. This model is never an exact representation of reality, since modeling errors are inevitable. Moreover, one can use a 

34、;simplified model on purpose. In this paper, the structured and unstructured uncertainties are of primary interest, i.e., the mode

35、ling error due to the parameters variation and unmodeled modes, especially the friction and sensor </p><p>　　法定軌道通過確定的精確性是機器控制的一個主要任

36、務。控制通常是基于一個系統(tǒng)的數(shù)學模型。模型不是一 個準確的實體表現(xiàn)，模型的誤差是不可避免的。此外，我們可以特意使用一個簡化的模型。在這篇論文中， 構造好的和未構造好的不確定因素是主要的興趣所在，也就是說模型的誤差導致參數(shù)變化和未模型化的模式 ，尤其是摩擦力和敏感元件的力度，被忽視的時間延遲等等。</p><p>　　The erroneous model 

37、;and the demand for high performance require the controller to be robust.  The sliding mode controllers(SMC) based on variabl

38、e structure control can be used if the  inaccuracies in the model structure are bounded with known bounds. However, an&#

39、160;SMC has some disadvantages, related to chattering of the control input signal. Often this phenomenon is undesirable, since it&

40、#160;causes excessive control action leading to increase wear of the actuators and to excitation of unmodeled dynami</p><p>　　不

41、正確的模型和高性能的需求要求控制器非常堅固?；？刂破?SMC)是基于變結構控制使用的如果模型結構中的錯誤在已知的范圍內躍進。然而，一個SMC有一些缺點，涉及控制輸入信號的振動。通常這個現(xiàn)象是令人不快的，它會引起額外的控制作用從而導致激勵者穿戴的增加和未建模動力學的刺激。 </p><p>　　The attempts to attenuate this unde

42、sirable effect result in the deterioration of the robustness characteristics. This is a well-known problem and widely treated in&#

43、160;the literature.  In order to obtain smoothing in the bang-bang typed discontinuities of the sliding mode controller different&

44、#160;schemes have been suggested.  </p><p>　　削弱這個令人不快的效果的嘗試導致堅固的特性的變化。這是一個眾所周知的難題并且廣泛的在文獻中經過處理。為了在繼電器控制中獲得濾波中斷滑?？刂破鞯姆桨敢呀洷惶岢隽恕?lt;/p><p>　　Another important issue 

45、limiting the practical applicability of SMC is the over conservative control law due to the upper bounds of the uncertainties

46、. In practice most often the worst case implemented in control law does not take place and the resulting large control&#

47、160;inputs become unnecessary and uneconomical.  </p><p>　　另外一個重要的論點限定了SMC的實際應用性就是創(chuàng)新的控制定律導致上面的不確定因素的范圍。在實踐中通常大部分最差的案例在控制定律下執(zhí)行確沒有發(fā)生并且作為結果的大的控制輸入變得不必要和不經濟的。</p><p>　　In

48、60;this paper we suggest an approach to the design of decentralized motion controllers for electromechanical systems besides the s

49、liding mode motion controller structure and disturbance torque estimation. The accuracy of the estimation is the critical parameter

50、0;for robustness in this scheme, as opposed to the upper bounds of the perturbations themselves. Consequently, the driving terms&#

51、160;of the error dynamics are reduced from the uncertainties (as in the conventional SMC) to the accuracy in their </p>

52、<p>　　在這篇論文中我們提出一個機電系統(tǒng)中分散震動控制器的設計方法除了滑模震動控制器結構和干擾轉矩的估算。估算的精確性是這個計劃中最中堅的評定參數(shù)，與上面的不確定的范圍正好相反。因此，在評估的精確 性中控制一些誤差動力學的條件減少了一些不確定性（就如同在傳統(tǒng)的SMC中）。結果在沒有超越傳統(tǒng)的控 制中是一個較好的跟蹤精度。 </p><p>　　Experimental

53、0;robustness properties of fuzzy controllers remain theoretically difficult to prove and their synthesis is still an open problem. 

54、;The non-linear structure of the final controller is derived from all controllers at the different stages of fuzzy control, p

55、articularly from common defuzzification methods (such as Centre of Area). In general, fuzzy controllers have a region-wise structure

56、60;given the partition of its input space by the fuzzification stage. Local controls designed in these r</p><p>　　模糊控制裝置的實驗的健全的

57、性質難以用理論去證明它們的綜合仍然是一個未解決的問題。最終控制器的非線性性質來源于各級模糊控制的控制器，顯著地逆模糊化方法（諸如中心區(qū)）。通常，模糊控制器有一個區(qū)域勸導的性質是模糊化級數(shù)給的輸入空間。本地控制設計這些區(qū)域結合成集使最終的全球控制實現(xiàn)。一個級 數(shù)空間的分割可以在控制器有區(qū)域勸導的常數(shù)參數(shù)中找到。此外，每個模糊控制器調整參數(shù)（即形狀以及輸 入輸出的變量的值的隸屬函數(shù)）會在同一時間在某些區(qū)域影響參數(shù)的值。在

58、特殊情況下開關線將相平面分成 一個區(qū)域那個區(qū)域中控制是正的反之另一邊是負的，模糊控制器可以視為一個可變結構的控制器。這類的模 糊控制器可以吸收到可變結構控制器邊界層，其中穩(wěn)定性定理存在，而是一個非線形開關面。 </p><p>　　With the use of trapezoidal input membership fu

59、nctions and appropriate composition and inference methods, it will be shown that it is possible to obtain rule membership fun

60、ctions which are region-wise affine functions of the controller input variable. We propose a linear defuzzification algorithm that 

61、;keeps this region-wise affine structure and yields a piece-wise affine controller. A particular and systematic parameter tuning method

62、 will be given which allows turning this controller into a vari</p><p>　　通過梯形輸入隸屬函數(shù)的使用和適當?shù)淖鲌D法和推論方法，這將說明那是有可能遵循規(guī)則區(qū)域勸導的輸 入變量仿射函數(shù)的隸屬函數(shù)。我們提出線形逆模糊化算法它能這

63、個區(qū)域勸導仿射結構和產生一個塊仿射控制 器。一個特殊的系統(tǒng)的參數(shù)調節(jié)方法將會被給定它允許把這個控制器調節(jié)成一個可變的結構相似的控制器。 我們將比較這個區(qū)域勸導仿射控制器和一個模糊的可變結構的控制器通過應用一個倒立擺控制。 </p><p>　　So far, in the application note series, w

64、e have provided several examples showing how to create fuzzy controllers with FIDE. However, these examples do not provide to

65、pics on implementation of the designed system. In this application note, we use an example of an inverted pendulum to pr

66、ovide details on all aspects of fuzzy logic based system design. </p><p>　　迄今為止，在應用筆記系列中，我們已經提供了許多展示如何用FIDE創(chuàng)造模糊控制裝置的例子。然而， 這些例子不能提供設計系統(tǒng)執(zhí)行的話題。在這應用筆記中，我們可

67、以用一個倒立擺的例子來提供模糊邏輯基 礎系統(tǒng)設計的所有方面的細節(jié)。 </p><p>　　We will begin with system design; analyzing control behavior of a two-stage inverted pendulum

68、. We will then show how to design a fuzzy controller for the system. We will describe a control curve and how 

69、it differs from that of conventional controllers when using a fuzzy controller. Finally, we will discuss how to use this 

70、;curve to define labels and membership functions for variables, as well as how to create rules for the controller.  </p>

71、;<p>　　我們將從系統(tǒng)設計開始；分析二級倒立擺的控制行為。隨后我們將展示如何為系統(tǒng)設計一個模糊控制裝 置。我們將描繪一個控制曲線當使用模糊控制裝置時它與一個常規(guī)控制器是如何的不同。最后，我們將討論 如何使用這個曲線去定義標志還有變量的隸屬函數(shù)，還有就是如何為控制器創(chuàng)立一套規(guī)則。 </p><p>　　In the formulation of&#

72、160;any control problem there will typically be discrepancies between  the actual plant and the mathematical model developed for&#

73、160;controller design.This mismatch may  be due to unmodelled dynamics, variation in system parameters or the approximation of com

74、plex  plant behavior by a straightforward model.The engineer must ensure that the resulting  controller has the ability to

75、60;produce the required performance levels in practice despite such  plant/model mismatches. This has led t</p><p>　　在任何控制問題的陳述中，在控制

76、的設計發(fā)展中現(xiàn)行的設備和數(shù)學模型之間總是有著明顯的差異。這種 失諧也許應歸于非建模動力學中，通過一個簡潔的模型系統(tǒng)參數(shù)或者復雜設備的近似值會發(fā)生變化。工程師 必須確定作為結果的控制器在實際中有能力制造必須的性能指標不管是設備還是模型的失諧。這已經導致了 在所謂堅固的操縱方法的發(fā)展產生一個強烈的興趣此方法能設法解決這個問題。堅固的操縱控制器設計的一 個特殊的方法就是所謂的滑?？刂品椒?。</p&

77、gt;<p>　　Sliding mode control is a particular type of Variable Structure Control System (VSCS). A  VSCS is characterized by

78、 a suite of feedback control laws and a decision rule. The decision rule, termed the switching function, has as its 

79、;input some measure of the current system behavior and produces as an output the particular feedback controller which should 

80、be used at that instant in time. A variable structure system,which may be regarded as a combination of  subsystems where

81、 each subsystem has a fixe</p><p>　　滑模控制是可變結構控制系統(tǒng)（VSCS）的一個特殊的類型。一個VSCS是由一套反饋控制定律和一個決策規(guī)則表現(xiàn)出來的。決策規(guī)則，條件是開關方程，將輸入估計成正確的系統(tǒng)特性并且產生一個輸出精確的反饋控制器使之可以及 時地被使用。一個可變結構系統(tǒng)，被認為是各子系統(tǒng)的結合其中每個子系統(tǒng)有一個

82、確定的控制結構并且結果是對系統(tǒng)結構 給定的區(qū)域是適用的。介紹這個額外的系統(tǒng)的復雜性的優(yōu)勢之一就是可以將系統(tǒng)中復合結構的有用的性質組合起來。此外，該系統(tǒng)可能被設計成擁有新的性質而且不是單獨地應用與復合結構的某一方面。 前蘇聯(lián)在20世紀50年代末最先開始利用這些自然的想法。 </p><p>　　In sliding mode control, the VS

83、CS is designed to drive and then constrain the system state to lie within a neighborhood of the switching function. Ther

84、e are two main advantages to this approach. Firstly, the dynamic behavior of the system may be tailored by the particula

85、r choice of switching function. Secondly, the closed-loop response becomes totally insensitive to a particular class of uncertainty.

86、60;The latter invariance property clearly makes the methodology an appropriate candidate for robust</p><p>　　在滑模控制中，VSCS被設計成操作并強迫系統(tǒng)狀態(tài)位于鄰近的開關方程中。這種方

87、法有兩個主要的優(yōu)點：第一，系統(tǒng)的動態(tài)性能適應于開關方程的特殊選擇；第二，閉環(huán)響應完全不受不確定的特殊種類的影響。后面的恒定性質明顯地使方法論在堅固的操縱方法中有一個適當?shù)暮钸x對象。另外，立即指定性能的能力使得滑?？刂茝脑O計觀點看變得有價值。 </p><p>　　The sliding mode design approach consists of&#

88、160;two components. The first involves the design of a switching function so that the sliding motion satisfies design specificatio

89、ns. The second is concerned with the selection of a control law which will make the switching function attractive to the

90、 system state. Note that this control law is not necessarily discontinuous. </p><p>　　滑模設計處理兩種結構組成。第一個包括開關方程的設計所以滑行的動作滿足設計規(guī)范。第二個涉及到 控制規(guī)則的選擇該規(guī)則將使開關方

91、程在系統(tǒng)狀態(tài)中變得有價值。注意這個控制規(guī)則并不是必然不連續(xù)的。 </p><p>　　We will provide the reader with a thorough grounding in the sliding mode control area and&

92、#160;as such is appropriate for the graduate with a basic knowledge of classical control theory and some knowledge of state-s

93、pace methods. From this basis, more advanced theoretical results are developed. Resulting design procedures are emphasized using Matlab

94、 files. Fully worked design examples are an additional tutorial feature. Industrial case studies, which present the results of

95、0;sliding mode controller impl</p><p>　　我們將提供讀者一個徹底的滑模控制領域的基礎并且適合大學生使用的經典控制理論和一寫狀態(tài)空間方 法的知識的基礎知識。從這些基礎中，許多先進的理論的成果在不斷發(fā)展。因而發(fā)生的設計規(guī)程強調需要用 Matlab軟件。充分的處理過的設計實例是一個額外的性質的指示。工業(yè)的案例學習，介紹了滑?？刂茍?zhí)

96、行的 成果，被用于闡述成功的實際的理論上的應用。 </p><p>　　The “INVERTED PENDULUM, ANALYSIS, DESIGN AND IMPLEMENTATION” is a collection of MATLAB functions and&#

97、160;scripts, and SIMULINK models, useful for analyzing Inverted Pendulum System and designing Control System for it. This report &

98、amp; MATLAB-files collection are developed as a part of practical assignment on Control System Analysis, Design & Development 

99、practical problem. The assigned problem of INVERTED PENDULUM is a part of Lab Work of Control System.      “倒立擺、分析

100、、設計和執(zhí)行”是由一個MATLAB方程和內容的收藏的，還有SIMULIN</p><p>　　The Inverted Pendulum is one of the most important classical problems of Control Engineering.Bro

101、om Balancing (Inverted Pendulum on a cart) is a well known example of  nonlinear, unstable control problem. This problem 

102、;becomes further complicated when a flexible broom, in place of a rigid broom, is employed. Degree of complexity and difficul

103、ty in its control increases with its flexibility.  This problem has been a research interest of control engineers.  </p>

104、;<p>　　倒立擺是最重要最經典的控制工程問題中的一個。帚平衡（車載的倒立擺）是一個著名的非線形例子， 不穩(wěn)定的控制問題。這個問題越來越復雜當一個柔韌的帚代替一個剛硬的帚被使用。復雜的問題的真實度和 難度在控制中隨著彈性而增長。這個問題已經引起調度工程師的興趣并展開研究。 </p><p>　　Control of Inverted Pendulu

105、m  is a  Control Engineering project based on  the FLIGHT  SIMULATION OF ROCKET OR MISSILE DURING THE INITIAL 

106、STAGES OF FLIGHT. The AIM OF THIS STUDY is to stabilize the Inverted Pendulum such that the position of the carriage

107、0;on the track is controlled quickly and accurately so that the pendulum is always erected in its inverted position during

108、60;such movements.  </p><p>　　倒立擺的控制是一個控制工程的方案基于火箭的飛行模擬或者導彈飛行的初始狀態(tài)。這個學習的目的是 穩(wěn)定倒立擺這樣小車的位置在軌道上被控制得快速和準確以使擺在這一裝置下始終垂直在它的倒立位置。 </p><p>　　This practical exercise is 

109、;a presentation of the analysis and practical implementation of the results of the solutions presented in the papers, “Robust 

110、;Controller for Nonlinear & Unstable System: Inverted Pendulum” and “Flexible Broom Balancing” , in which this complex   

111、problem was  analyzed  and a simple  yet  effective solution was presented.  </p><p>　　這個實際的運動是一個分析的表現(xiàn)還有實際的執(zhí)行在解決問題的結果中在本文中，“非線形和不穩(wěn)定系