基于matlab的倒立擺模糊控制課程設計報告-展示頁
2025-07-04 01:50本頁面
【正文】 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用于火箭發(fā)射推進器和控制衛(wèi)星的飛行狀態(tài)等航空航天領域。本文主要針對較為簡單的單級倒立擺控制系統(tǒng)而進行的設計分析。 智能控制理論及應用 課程設計報告題 目： 基于matlab的倒立擺模糊控制 院 系： 西北民族大學電氣工程學院 專業(yè)班級： 10級自動化（3）班 學生姓名： 蔡 余 敏 學 號： P101813455 指導教師： 刁 晨 I基于MATLAB的倒立擺模糊控制 caymi基于MATLAB的倒立擺模糊控制作者：蔡余敏 指導老師：刁晨 摘要：倒立擺的控制問題就是使擺桿盡快地達到一個平衡位置，并且使之沒有大的振蕩和過大的角度和速度。當擺桿到達期望的位置后，系統(tǒng)能克服隨機擾動而保持穩(wěn)定的位置。通過建立微分方程模型，求出相關參數，設計出對應的模糊控制器，并運用MATLAB軟件進行系統(tǒng)模型的軟件仿真，從而達到預定控制效果。關鍵詞：單級倒立擺；微分方程；模糊控制；MATLAB仿真1背景分析 倒立擺控制系統(tǒng)是一個復雜的、不穩(wěn)定的、非線性系統(tǒng)，是進行控制理論教學及開展各種控制實驗的理想實驗平臺。通過對倒立擺的控制，用來檢驗新的控制方法是否有較強的處理非線性和不穩(wěn)定性問題的能力。正是由于倒立擺系統(tǒng)的特殊性，許多不同領域的專家學者在檢驗新提出理論的正確性和實際可行性時，都將倒立擺系統(tǒng)作為實驗測試平臺?，F代控制理論已經在工業(yè)生產過程、軍事科學、航空航天等許多方面都取得了成功的應用。但是它們都有一個基本的要求：需要建立被控對象的精確數學模型。然而由于一系列的原因，諸如被控對象或過程的非線性、時變性、多參數間的強烈耦合、較大的隨機干擾、過程機理錯綜復雜、各種不確定性以及現場測量手段不完善等，難以建立被控對象的精確模型。對于像二級倒立擺這樣的非線性、多參數、強耦合的被控對象，使用傳統(tǒng)控制理論難以達到良好的控制性能。所以說，對倒立擺系統(tǒng)控制理論的研究不僅具有理論研究價值，也具有相當的實際工程應用價值。一級倒立擺的背景源于火箭發(fā)射助推器；二級倒立擺于雙足機器人控制有關。倒立擺的控制問題就是使擺桿盡快地達到一個平衡位置，并且使之沒有大的振蕩和過大的角度和速度。倒立擺系統(tǒng)的輸入為小車的位移（即位置）和擺桿的傾斜角度期望值，計算機在每一個采樣周期中采集來自傳感器的小車與擺桿的實際位置信號，與期望值進行比較后，通過控制算法得到控制量，再經數模轉換驅動直流電機實現倒立擺的實時控制。作用力平行于鐵軌的方向作用于小車，使桿繞小車上的軸在豎直平面內旋轉，小車沿著水平鐵軌運動。為了使桿子擺動或者達到豎直向上的穩(wěn)定，需要給小車一個控制力，使其在軌道上被往前或朝后拉動。一級倒立擺系統(tǒng)可抽象成小車與勻質桿組成的系統(tǒng)，假設：M為小車的質量；m為擺桿質量；為擺桿轉動軸心到桿質心的長度；I為擺桿慣量；U為加在小車上的力；為小車位置；θ為擺桿與垂直向上方向的夾角。將這些狀態(tài)變量作為控制器輸入量，以作用在小車的力F作為模糊控制器輸出量。 四輸入變量單級倒立擺以下分別在MATLAB的仿真圖中來說明情況。 擺角θ的隸屬度函數 擺角角速度的隸屬度函數 位移的隸屬度
研究報告相關推薦
鄂ICP備17016276號-1