單級倒立擺的模糊控制以及在matlab中的仿真(編輯修改稿)
2025-08-03 13:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 論。仿人智能控制仿人智能控制的基本思想是通過對人運動控制的宏觀結(jié)構(gòu)和手動控制行為的綜合模仿，把人在控制中的“動覺智能”模型化，提出了仿人智能控制方法。研究結(jié)果表明，仿人智能控制方法解決復(fù)雜、強(qiáng)非線性系統(tǒng)的控制具有很強(qiáng)的實用性。云模型控制利用云模型實現(xiàn)對倒立擺的控制，用云模型構(gòu)成語言值，用語言值構(gòu)成規(guī)則，形成一種定性的推理機(jī)制。這種擬人控制不要求給出被控對象精確的數(shù)學(xué)模型，僅僅依據(jù)人的經(jīng)驗、感受和邏輯判斷，將人用自然語言表達(dá)的控制經(jīng)驗，通過語言原子和云模型轉(zhuǎn)換到語言控制規(guī)則器中，就能解決非線性問題和不確定性問題。 魯棒控制方法魯棒控制的研究始于20世紀(jì)50年代，是一種解決非線性、復(fù)雜性和不確定性的工具，發(fā)展方向是面向那些不確定因素變化范圍大和穩(wěn)定裕度小的對象。但是，魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計要由高級專家完成。一旦設(shè)計成功，就不需太多的人工干預(yù)。另一方面，如果要升級或作重大調(diào)整，系統(tǒng)就要重新設(shè)計。 論文的主要工作 本論文的主要工作是研究了直線一級倒立擺系統(tǒng)的模糊控制問題，用Matlab和Simulink對一級倒立擺模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，驗證了設(shè)計的可行性。具體內(nèi)容如下： （1）論述了一級倒立擺數(shù)學(xué)建模方法，推導(dǎo)出他們的微分方程，以及線性化后的狀態(tài)方程。 （2）討論了單級倒立擺系統(tǒng)的模糊控制方法和操作步驟。 （3）用Simulink實現(xiàn)了單級倒立擺模糊控制仿真系統(tǒng)，分別給出一級倒立擺系統(tǒng)控制量的響應(yīng)曲線。通過仿真說明控制器的有效性和實現(xiàn)性。 （4）對論文的工作進(jìn)行總結(jié)和下一步工作的展望。第二章 倒立擺的建模 本章研究倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)。 系統(tǒng)建?？梢苑譃閮煞N：機(jī)理建模和實驗建模。實驗建模就是通過在研究對象上加上一系列的研究者事先確定的輸入信號，激勵研究對象并通過傳感器檢測其可觀測的輸出，應(yīng)用數(shù)學(xué)手段建立起系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關(guān)系。機(jī)理建模就是在了解研究對象的運動規(guī)律基礎(chǔ)上，通過物理、化學(xué)的知識和數(shù)學(xué)手段建立起系統(tǒng)內(nèi)部的輸入一狀態(tài)關(guān)系。對于倒立擺系統(tǒng)，由于其本身是自不穩(wěn)定的系統(tǒng)，實驗建模存在一定的困難。但是經(jīng)過小心的假設(shè)忽略掉一些次要的因素后，倒立擺系統(tǒng)就是一個典型的運動的剛體系統(tǒng)，可以在慣性坐標(biāo)系內(nèi)應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)理論建立系統(tǒng)的動力學(xué)方程。下面我們采用其中的牛頓一歐拉方法建立直線型一級倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在忽略了空氣阻力，各種摩擦之后，可以將直線一級倒立擺系統(tǒng)抽象成小車和勻質(zhì)桿組成的系統(tǒng)，如圖2—1所示。各參數(shù)符號含義如下：M小車質(zhì)量 單位：Kg ； m擺桿質(zhì)量 單位：kgb小車摩擦系數(shù) 單位：N/m/sec
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