單級倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計及matlab中的仿真(參考版)
2025-07-10 13:10本頁面
【正文】 Stability of an extemporaneously prepared tadalafil suspension[J].Experimental designed optimisation of roxithromycin oral suspension for paediatric use[J].Backengineering of spiking neural networks parameters[J].本章主要完成了兩個任務(wù):，并采用位置模糊控制器控制的方法建立了一級倒立擺系統(tǒng)；二是對一級倒立擺系統(tǒng)進行了模糊控制的仿真試驗，主要分析了模糊控制器的各個參數(shù)對仿真的影響，從而篩選出一組比較適合的參數(shù)，通過仿真實現(xiàn)對一級倒立擺的穩(wěn)定控制。圖 42 從圖41從圖42仿真圖中可以看出，仿真時間大概也在1秒左右趨于平衡，接近于0附近穩(wěn)定，基本實現(xiàn)了仿真預期效果。仿真結(jié)果如下圖：圖41和圖42。模糊控制器能夠滿足倒立擺的運動控制。利用重心法精確化計算后的控制值為u=2。分別為和的初始條件。模型的每步循環(huán)式都會引出兩個輸入變量的隸屬度函數(shù)，規(guī)則表產(chǎn)生控制作用u(k)的隸屬度函數(shù)。并用圖解法來推導模糊運算。X1 x2PZNPPBPZZPZNNZNNB 表1模糊控制規(guī)則表第4步。本系統(tǒng)中為使倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定，將用到和。圖25輸出u的分區(qū)第3步。圖23 輸入的分區(qū)圖24輸入的分區(qū)第2步。首先，對在其論域上建立三個隸屬度函數(shù)，即如圖 1所示的正值（P）、零（Z）和負值（N）。 假設(shè)為狀態(tài)變量，有等式（1）給出的非線性系統(tǒng)的的狀態(tài)空間表達式為 （2） （3）從所周知，當偏轉(zhuǎn)角很小時，有sin（）=，這里所測得用弧度表示。倒立擺的數(shù)學模型分析：根據(jù)圖22所示的倒立擺系統(tǒng)簡圖，設(shè)計和分析其模糊控制器。其中，N和助小車與擺桿相互作用力的水平和垂直方向的分量。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。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)[7]，可以在慣性坐標系內(nèi)應用經(jīng)典力學理論建立系統(tǒng)的動力學方程。機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、化學的知識和數(shù)學手段建立起系統(tǒng)內(nèi)部的輸入一狀態(tài)關(guān)系。 系統(tǒng)建?？梢苑譃閮煞N：機理建模和實驗建模。這種擬人控制不要求給出被控對象精確的數(shù)學模型，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。研究結(jié)果表明，仿人智能控制方法解決復雜、強非線性系統(tǒng)的控制具有很強的實用性。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。但是，魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計要由高級專家完成。它匯集了包括數(shù)學、生物學、神經(jīng)生理學、腦科學、遺傳學、人工智能、計算機科學、自動控制等學科的理論、技術(shù)、方法及研究成果,由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的信息分布式存貯、大規(guī)模自適應并行處理和高度的容錯性的特點,使其在倒立擺上得到廣泛應用。與傳統(tǒng)控制方法不同的是模糊控制更接近于人的思維方法和推理習慣,更便于現(xiàn)場操作人員的理解和使用。在設(shè)計模糊控制器時不需要建立被控對象的數(shù)學模型,只需要掌握現(xiàn)場操作人員或者有關(guān)專家的經(jīng)驗、知識或操作數(shù)據(jù)。 狀態(tài)反饋控制極點配置法是在動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性都滿足的條件下,將多變量閉環(huán)倒立擺系統(tǒng)極點配置在期望的位置上,來設(shè)計狀態(tài)反饋控制器。最后,在要求系統(tǒng)的特征方程應有全部左半平面的根的條件下,設(shè)計閉環(huán)系統(tǒng)控制器。首先是對倒立擺系統(tǒng)進行力學分析,并在牛頓定律的基礎(chǔ)上得到運動方程。因此對
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