倒立擺模糊控制系統(tǒng)設計與實現畢業(yè)設計-wenkub.com
2025-06-26 10:08 本頁面
【正文】 謹以此文獻給關心我、愛護我、養(yǎng)育我、支持我的親戚朋友和老師們，非常感謝你們的無微不至的關心與幫助。從一開始的論文的選題、軟件的使用及仿真、實驗的調試和論文的撰寫都得到了導師幫助。[15]胡壽松主編，自動控制原理（第五版）[M]，科學出版社，2007。[8]易繼鍇，侯媛彬，智能控制技術[M]北京：北京工業(yè)大學出版社，1999,9.[9]程福雁，鐘國民，李友善，二級倒立擺的參變量模糊控制[J]，信息與控制，1995,24（3）：189—192[10]劉春生，吳慶憲，鄒新生，二級倒立擺的模糊控制[J]，光電與控制，2004,4（80）：3640[11]張葛祥，李眾立，畢校輝，倒立擺與自動控制技術研究[J]，西南工學院，2001，16(3):12~16。從而讓我知道了倒立擺系統(tǒng)作為典型的不穩(wěn)定性、不確定性、強耦合的一個控制系統(tǒng)，是我們研究控制理論的非常重要的實驗設備。通過模糊控制對倒立擺穩(wěn)定控制的研究，通過專家經驗數據設計了基于TS模型的模糊控制方案，設計了16條控制規(guī)則，過Matlab/Simulink仿真實驗證明：基于TS模型的模糊控制器能較好的實現對倒立擺的穩(wěn)定控制。我在MATLAB/Simulink平臺上建立倒立擺模糊實物控制模塊，這樣有助于形成系統(tǒng)建模、仿真和實物控制一體化的操作界面；較好的MATLAB/Simulink模塊化控制界面，我們可以根據要求自行修改任意的各種算法；也可以實時在線修改或者調整參數，結果立即可視，把實驗的圖形和仿真的圖形作比，可以得出在Matlab/Simulink平臺上建立倒立擺模糊實時控制模塊，設計的模糊控制器具有很好的穩(wěn)定性。如圖410和圖411所示圖410位移變化圖 圖411角度變化圖將縱坐標的取值變大之后如圖412所示： 圖412倒立擺受干擾曲線圖搭建一級倒立擺的模糊控制系統(tǒng)框圖，對倒立擺進行實時控制，通過Matlab/Simulink建立模型進行仿真，得到倒立擺的角度、角速度、位置、速度的仿真結果如圖13—圖14所示，從仿真結果可以看出：倒立擺的曲線圖可知：倒立擺的擺桿角度有一些及其小的抖動，基本趨近于0，故該模糊控制具有比較理想的控制效果。固高直線倒立擺控制系統(tǒng)硬件框圖如圖41所示： 圖41 直線倒立擺控制系統(tǒng)硬件框圖 倒立擺模糊控制實驗在MATLAB/Simulink平臺上建立倒立擺 模糊實時控制模塊如圖42所示：圖42直線倒立擺模糊實時控制模塊設置如上圖所示給定值時,得到系統(tǒng)的輸出響應曲線如圖43所示： 如圖43：輸出響應曲線 圖44模糊控制規(guī)則窗 圖45輸出量的曲面圖當給定是一個正弦信號時（sin（x））一級倒立擺的simulink模型如圖所示 改變給定值及輸入波形,實驗結果如下圖所示： 圖46輸出響應曲線在MATLAB/Simulink平臺上建立倒立模糊實時控制模塊如圖47所示圖47實物直線倒立擺模糊實時控制模塊完成仿真模塊后，首先通過編譯，然后運行仿真模塊，倒立擺就可以擺動了，當倒立擺擺桿轉180度，使倒立擺垂直向上，并觀察倒立擺是否能夠保持垂直向上，最后我們運行倒立擺的時候，通過仿真可以得到輸出的擺桿角度以及小車位移的仿真結果，如圖48 和圖49 圖48小車位移仿真圖 圖49擺桿角度仿真圖 從小車的位置變化情況可以得出：~， 當倒立擺的擺桿垂直向上的時候，該時候擺桿的角度應為180度。直線倒立擺本體：本體主要由基座、同步帶、交流伺服電機、帶輪、滑套、滑臺、增量式光電編碼器、行程開關、滑竿、擺桿等組成。一級倒立擺有4個輸入變量，分別為角度、角速度、位置、和速度，設其論域分別為 角度 ； 1 角速度 1 ；3 位置 3 ； 6 速度 6因為一級倒立擺的每個輸入變量有2個模糊集合，然后對每一個輸入變量使用中型模糊化gauss2mf，角度，角速度，位置，速度的隸屬度函數分別如圖下圖所示： 圖 3 1：輸入變量角度的隸屬度函數 圖 3 2輸入變量角速度的隸屬度函數 圖 3 3：輸入變量位移的隸屬度函數 圖 3 4 ：輸入變量速度的隸屬度函數 一級倒立擺模糊控制器總共有4個輸入變量，每個輸入變量有2個模糊規(guī)則，所以控制模糊的規(guī)則有16條，模糊控制的語言規(guī)則和規(guī)則后者條件表如下所示：表 3 1 角速度角度 速度/位置負負 負正 正負 正正負負 F1F2F3F4負正F5F6F7F8 正負F9F10F11F12 正正F13F14F15 F16表32規(guī)則A1A2A3A
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