基于倒立擺的多變量非線性控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是非線性、強耦合、多變量和自然不穩(wěn)定系統(tǒng).在控制工程中,它能有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動性以及跟蹤等許多控制中的關鍵問題,是檢驗各種控制理論的理想模型.該論文主要涉及以下幾方面的內容:首先建立了倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學模型,得出描述該系統(tǒng)的微分方程組,給出了倒立擺系統(tǒng)動能與熱能的表達式,并由此得出了系統(tǒng)的拉格朗日方程.利用線性化方法,得出與該系統(tǒng)動態(tài)方程相對應的線性方程,分析了倒立擺系統(tǒng)平衡位置的能控、能觀性及系統(tǒng)的能控度.應

2、用線性系統(tǒng)理論中的極點配置、線性二次型最優(yōu)(LQR)和狀態(tài)觀測器等知識,設計了倒立擺系統(tǒng)線性化模型的控制器.其次,介紹了模糊控制的基本原理及模糊控制的本質,基于信息融合的思想設計了二級倒立擺系統(tǒng)的模糊控制器,利用Simulink構造了系統(tǒng)的非線性模型子系統(tǒng)和模糊控制器子系統(tǒng),并將其有機的結合起來實現(xiàn)了二級倒立擺控制系統(tǒng)的仿真.最后,為了提高模糊控制的精度以及為了使系統(tǒng)具有良好的魯棒性,采用變論域自適應模糊控制器實現(xiàn)了倒立擺控制系統(tǒng)的仿真

3、.變論域自適應模糊控制囊括了通常所說的模型自適應、規(guī)則自組織、隸屬函數(shù)自生成等優(yōu)點,極大地提高了控制品質.并且通過將系統(tǒng)變量初始狀態(tài)參數(shù)的封裝,將此種變論域自適應模糊控制器與傳統(tǒng)模糊控制器的控制效果進行比較,從不同的控制器對系統(tǒng)控制的擺角穩(wěn)定曲線和擺角穩(wěn)定域說明這種變論域自適應模糊控制器有著例如其控制精度高、魯棒性強等優(yōu)點.該文以倒立擺系統(tǒng)為對象,探討了多種多變量非線性系統(tǒng)的控制方法,為我們今后從事非線性多變量系統(tǒng)的控制提供了值得借鑒的