單級(jí)倒立擺系統(tǒng)中模糊控制理論的應(yīng)用-資料下載頁
2025-06-27 13:08本頁面
【正文】 目標(biāo)能將任意初始角度的倒立擺控制到平衡點(diǎn)，并同時(shí)保證。 采用乘積推理機(jī)、單值模糊器和中性平均解模糊器，根據(jù)條規(guī)則來構(gòu)造模糊控制器。由4條規(guī)則的結(jié)論克制：，。則由式（32）得模糊控制器為 根據(jù)隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)程序，可得到隸屬函數(shù)圖，如圖52和圖53所示。位置指令為，倒立擺初始狀態(tài)為，采用控制律式（33）。取，，則求解Lyapunov方程得：。由于，取，仿真結(jié)果如圖54至圖56所示圖52 加速度的隸屬函數(shù)圖53 控制輸入的隸屬函數(shù)圖54 位置響應(yīng)圖55 速度響應(yīng)圖56 控制輸入信號(hào)6. 結(jié)論與展望本文圍繞著單極倒立擺系統(tǒng)，采用模糊控制理論深入探討了倒立擺系統(tǒng)的控制問題。并在Matlab上采用Simulink進(jìn)行了對(duì)單極倒立擺系統(tǒng)的仿真工作，取得了較好的效果。由于受到本人學(xué)歷知識(shí)以及實(shí)驗(yàn)器材所限，本次設(shè)計(jì)過程只有仿真部分，并無實(shí)物控制部分。倒立擺系統(tǒng)作為一個(gè)典型的非線性、多變量、強(qiáng)耦合并且自然不穩(wěn)定個(gè)的系統(tǒng)，是研究控制理論的理想實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在對(duì)倒立擺系統(tǒng)的控制過程中，能夠有效的反映出一個(gè)控制理論或方法的魯棒性，隨動(dòng)性，實(shí)時(shí)控制和可鎮(zhèn)定性等方面的問題，是檢測(cè)一個(gè)新的控制理論或控制方法的可行性的重要手段。并且倒立擺系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的特點(diǎn)得到了很大的普及。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新的控制理論必將應(yīng)運(yùn)而生，而對(duì)這些新的控制理論可行性的檢測(cè)工作，自然也離不開倒立擺系統(tǒng)，因此在不久的將來倒立擺系統(tǒng)還將有更加長(zhǎng)足的發(fā)展。24參考文獻(xiàn)[1] 侯濤，牛宏俠，董海鷹. 單級(jí)倒立擺復(fù)合控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2007，23(1)，8082.[2] 楊平，徐春梅，王歡，等. 直線型一級(jí)倒立擺狀態(tài)反饋控制設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，23(1)，121124.[3] 楊世勇，王培進(jìn)，徐莉萍. 基于最優(yōu)控制的但禮拜系統(tǒng)[J]. 煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào)： 自然科學(xué)與工程版，2007，20(2)，120122.[4] Hiroshi Wakuya, Yoichiro Sanka,i Yuzuru Morita. Seasonal variation of eurocontroller training period observed in the control task of inverted pendulum [C]. International Congress Series, 2007, 114118[5] 孫大衛(wèi)，曾靜，張國良. 基于卡爾曼濾波的一級(jí)倒立擺LQR控制研究[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007，24(2)，3840.[6] 劉琛，周軍. 倒立擺變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2007，4(7)，13511354.[7] 彭自然，羅大庸，張航. 單級(jí)倒立擺系統(tǒng)控制方法設(shè)計(jì)[J]. 湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2007，21(2)，5357.[8] 胡全義，黃士濤，李洪州，等. 自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)在倒立擺控制中的應(yīng)用[J]. 機(jī)電工程，2007，24(1)，3538.[9] 張丹紅，王勤. 單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆?？刂芠J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)： 信息與管理工程版，2006，28(5)，2831.[10] 于珊珊，敖志偉. 基于遺傳算法的二級(jí)倒立擺模糊控制器研究[J]. 控制理論與應(yīng)用，2006，25(12)，13.[11] 李洪興，苗志宏，王加銀. 四級(jí)倒立擺系統(tǒng)的變論域自適應(yīng)模糊控制[J]. 中國科學(xué)E輯，2002，2(1)，6520.[12] 薛安克，忘俊宏，柴利，等. 倒立擺控制仿真與調(diào)試研究現(xiàn)狀[J]. 杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，3(1)，3741.[13] 翟龍余. 倒立擺的模糊控制研究[D]：[碩士學(xué)位論文]. 無錫：江南大學(xué)，2008[14] 洪旭. 倒立擺系統(tǒng)模糊控制算法研究[D]：[碩士學(xué)位論文]. 西安：西安電子科技大學(xué)，2005[15] 陳文良，洪嘉振，周鑒如，等. 分析動(dòng)力學(xué)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社，1994，158276．[16] 劉金琨. 機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與MATLAB仿真[M]．北京：清華大學(xué)出版社,2008，180190[17] 李士勇. 模糊控制神經(jīng)控制和智能控制論 [M]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1996．[18] 戎月莉. 計(jì)算機(jī)模糊控制原理與應(yīng)用[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1995．[19] 張乃堯，，. 倒立擺的雙閉環(huán)模糊控制[J]. 控制與決策，1996，11(1)，8588.[20] Jhuliang Lei, Reza Langari, Hierarchical Fuzzy Logic Control of a Double Inverted Pendulum．C2000 IEEE, 10741077.[21] (百度百科)[22] 劉金琨. 智能控制（第二版）[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2009,1660．[23] 王萬良. 自動(dòng)控制原理[M]. 北京:高等教育出版社，2008，1449．[24] 張志涌，楊祖櫻，等. MATLAB教程 R2010a[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2010，139.謝 辭本文是在王三秀老師的悉心指導(dǎo)下完成的。謹(jǐn)此向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！在課題選題和研究過程中，還得到了其他老師和同學(xué)的幫助。在此，對(duì)其他給予幫助的老師們表示我誠摯的謝意，對(duì)給予幫助的同學(xué)們表示衷心的感謝。感謝學(xué)院提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使我的設(shè)計(jì)結(jié)果能進(jìn)行有效地模擬。鑒于本人所學(xué)知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，又是初次研究這種設(shè)計(jì)，在此過程中難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。
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