基于matlab的倒立擺模糊控制_課程設(shè)計報告-展示頁
2024-09-07 15:22本頁面
【正文】 方程：考慮到擺的慣性力矩，求得系統(tǒng)的運動方程為（未考慮擺旋轉(zhuǎn)的摩擦阻力矩） ? ?23cossin3434sincos2222222222???????dtxdgdtdlmlmJmg lldtxdmdtdJ??????? 由式（ 31）和式（ 32）可得 基于 MATLAB 的倒立擺模糊控制 caymi 第 6 頁 共 24 頁 ? ?? ?? ?? ?33cossincos34cos2sin21sin222222222???????????????????????????????mMdtdmldtdmlFdtxdmMmllmMFdtdmlgdtd?????????? 4 設(shè)計模糊控制器 以擺角θ、擺角角速度??、小車位移x、速度為狀態(tài)變量?x。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。 3 建立控制模型 首先假設(shè)： ① 擺桿為剛體； ② 忽略擺桿與支點之間的摩擦； ③ 忽略小車與導(dǎo)軌之間的摩擦。當(dāng)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）。直流電機(jī)通過皮帶帶動小車在固定的軌道上運動，擺桿的一端安裝在小車上，能以此點為軸心使擺桿能在垂直的平面上自由地擺動。當(dāng)擺桿到達(dá)期望的位置后，系統(tǒng)能克 服隨機(jī)擾動而保持穩(wěn)定的位置。 圖 倒立擺控制系統(tǒng) 基于 MATLAB 的倒立擺模糊控制 caymi 第 4 頁 共 24 頁 它由小車和倒立擺構(gòu)成，小車在控制器的作用下，沿滑軌在水平方向運動，使倒立擺在垂直平面內(nèi)穩(wěn)定。這里只討論一級倒立擺的控制問題。 2 提出控制問題 倒立擺控制問題是展示智能控制方法由于傳統(tǒng)控制方法的典型范例。而模糊控制理論能夠克服這些困難，達(dá)到實際設(shè)計要求。雖然常規(guī)自適應(yīng)控制技術(shù)可以解 決一些問題，但范圍是有限的。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂瓶刂凭取㈨憫?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(fù)雜多變。例如極小值原理可以用來解 決某些最優(yōu)控制問題；利用卡爾曼濾波器可以對具有有色噪聲的系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計；預(yù)測控制理論可以對大滯后過程進(jìn)行有效的控制。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。同時，其控制方法在軍工、航天、機(jī)器人和一般工業(yè)過程領(lǐng)域中都有著廣泛的用途，如機(jī)器人行走過程中的平衡控制、火箭發(fā)射中的垂直度控制和衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制等。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。目前，一級倒立擺的研究成果應(yīng)用于火箭發(fā)射推進(jìn)器和控制衛(wèi)星的飛行狀態(tài)等航空航天領(lǐng)域。 本文主要針對較為簡單的單級倒立擺控制系統(tǒng)而進(jìn)行的設(shè)計分析。 I 智能控制理論及應(yīng)用 課程設(shè)計報告 題 目 ： 基于 matlab 的倒立擺模糊控制 院 系： 西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 10 級 自動化（ 3） 班 學(xué)生姓名 ： 蔡 余 敏 學(xué) 號 ： P101813455 指導(dǎo)教師 ： 刁 晨 基于 MATLAB 的倒立擺模糊控制 caymi 第 1 頁 共 24 頁 基于 MATLAB 的倒 立擺模糊控制 作者： 蔡余敏 指導(dǎo)老師： 刁晨 摘要： 倒立擺的控制問題就是使擺桿盡快地達(dá)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。當(dāng)擺桿到達(dá)期望的位置后，系統(tǒng)能克服隨機(jī)擾動而保持穩(wěn)定的位置。通過建立微分方程模型，求出相關(guān)參數(shù)，設(shè)計出對應(yīng)的模糊控制器，并運用 MATLAB 軟件進(jìn)行系統(tǒng)模型的軟件仿真，從而達(dá)到預(yù)定控制效果。 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
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