基于matlab的倒立擺模糊控制_課程設(shè)計報告-wenkub
2022-09-06 15:22:08 本頁面
【正文】 共 24 頁 一級倒立擺系統(tǒng)可抽象成小車與勻質(zhì)桿組成的系統(tǒng)，假設(shè)： M 為小車的質(zhì)量； m 為擺桿質(zhì)量；l為擺桿轉(zhuǎn)動軸心到桿質(zhì)心的長度； I為擺桿慣量； U 為加在小車上的力； x為小車位置；θ為擺桿與垂直向上方向的夾角。作用力平行于鐵軌的方向作用于小車，使桿繞小車上的軸在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，小車沿著水平鐵軌運動。 倒立擺的控制問題就是使擺桿盡快地達到一個平衡位置，并且使之沒有大的振蕩和過大的角度和速度。一級倒立擺的背景源于火箭發(fā)射助推器；二級倒立擺于雙足機器人控制有關(guān)。對于像二級倒立擺這樣的非線性、多參數(shù)、強耦合的被控對象，使用傳統(tǒng)控制理論難以達到良好的控制性能。但是它們都有一個基本的要求：需要建立被控對象的精確數(shù)學模型。 正是由于倒立擺系統(tǒng)的特殊性，許多不同領(lǐng)域的專家學者在檢驗新提出理論的正確性和實際可行性時，都將倒立擺系統(tǒng)作為實驗測試平臺。 關(guān)鍵詞： 單級倒立 擺；微分方程；模糊控制； MATLAB 仿真 基于 MATLAB 的倒立擺模糊控制 caymi 第 2 頁 共 24 頁 1 背景分析 倒立擺控制系統(tǒng)是一個復雜的、不穩(wěn)定的、 非線性系統(tǒng) ，是進行控制理論教學及開展各種控制實驗的理想實驗平臺。當擺桿到達期望的位置后，系統(tǒng)能克服隨機擾動而保持穩(wěn)定的位置。 本文主要針對較為簡單的單級倒立擺控制系統(tǒng)而進行的設(shè)計分析。對倒立擺系統(tǒng)的研究能有效的反映控制中的許多典型問題：如非線性問題、 魯棒性 問題、鎮(zhèn)定問題、隨動問題以及跟蹤問題等。再將經(jīng)過測試后的控制理論和控制方法應(yīng)用到更為廣泛的領(lǐng)域中去。 隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂瓶刂凭?、響?yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求越來越高，所研究的系統(tǒng)也日益復雜多變。而模糊控制理論能夠克服這些困難，達到實際設(shè)計要求。這里只討論一級倒立擺的控制問題。當擺桿到達期望的位置后，系統(tǒng)能克 服隨機擾動而保持穩(wěn)定的位置。當沒有作用力時，擺桿處于垂直的穩(wěn)定的平衡位置（豎直向下）。應(yīng)用 Newton 第二定律的方法可得到系統(tǒng) x方向的運動方程為 ? ?2139。所以分別在四個輸入變量的空間建立相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。 然后，列出每種輸入所對應(yīng)的輸出量的模糊規(guī)則，共計設(shè)置了16 條規(guī)則： ? 1. If (in1 is in1mf1) and (in2 is in2mf1) and (in3 is in3mf1) and (in4 is in4mf1) then (out is mf1) (1) ? 2. If (in1 is in1mf1) and (in2 is in2mf1) and (in3 is in3mf1) and (in4 is in4mf2) then (out is mf2) (1) ? 3. If (in1 is in1mf1) and (in2 is in2mf1) and (in3 is in3mf2) and (in4 is in4mf1) then (out is mf3) (1) ? 4. If (in1 is in1mf1) and (in2 is in2mf1) and (in3 is in3mf2) and (in4 is in4mf2) then (out is mf4) (1) ? 5. If (in1 is in1mf1) and (in2 is in2mf2) and (in3 is in3mf1) and (in4 is in4mf1) then (out is mf5) (1) ? 6. If (in1 is in1mf1) and (in2 is in2mf2) and (in3 is in3mf1) and (in4 is in4mf2) then (out is mf6) (1) ? 7. If (in1 is in1mf1) and (in2 is in2mf2) and (in3 is in3mf2) and (in4 is in4mf1) then (out is mf7) (1) ? 8. If (in1 is in1mf1) and (in2 is in2mf2) and (in3 is in3mf2) and 基于 MATLAB 的倒立擺模糊控制 caymi 第 12 頁 共 24 頁 (in4 is in4mf2) then (out is mf8) (1) ? 9. If (in1 is in1mf2) and (in2 is in2mf1) and (in3 is in3mf1) and (in4 is in4mf1) then (out is mf9) (1) ? 10. If (in1 is in1mf2) and (in2 is in2mf1) and (in3 is in3mf1) and (in4 is in4mf2) then (out is mf10) (1) ? 11. If (in1 is in1mf2) and (in2 is i
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1