倒立擺模糊控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)畢業(yè)設計-展示頁
2025-07-08 10:08本頁面
【正文】 制器理論設計，然而該控制理論所涉及的三個基礎性學科分別是：數(shù)學、力學以及電學三者有機的結合在一起，在倒立擺系統(tǒng)中得到了很好的體現(xiàn)。如非線性問題、魯棒性問題、隨動性問題等許多問題。這幾年當中，研究倒立擺的方法也越來越復雜，其種類也越來越多，由最初的一級倒立擺發(fā)展為現(xiàn)在的多級倒立擺系統(tǒng)；倒立擺系統(tǒng)的發(fā)展原因不僅僅是它在高科技中得到廣泛應用，而且還因為有各種不同控制算法。當我們通過改變小車的位移、擺桿的角度等物理量時，其控制效果的好與壞就非常清楚了。倒立擺就是最典型的的被控制對象。倒立擺廣泛應用于控制理論、航空航天、雜技頂桿等科學領域的研究，具有十分重要的理論價值和實踐意義，并且對研究控制理具有十分重要的意義。然而倒立擺就是這樣的一個基于上述描述特點的一個復雜系統(tǒng)，所以對它的研究具有非常重要的實際意義。 倒立擺研究背景隨著科學技術的高速發(fā)展，控制工程技術所遇到的的新的問題也越來越多，越來越復雜。寧波大學信息科學與工程學院畢業(yè)設計倒立擺模糊控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)畢業(yè)設計目錄1 引言 1 倒立擺研究背景 1 國內外研究情況 3 倒立擺穩(wěn)定控制 3 倒立擺自起擺 4 論文的主要內容 42 數(shù)學模型的建立和分析 5 倒立擺的數(shù)學模型 5 數(shù)學建模的方法 5 牛頓學方程的建立 5 本章小結 123 一級倒立擺T—S模糊控制器的設計 13 13—S模糊控制器的形式 13 14 154 倒立擺實時控制實驗 17 倒立擺實時實驗系統(tǒng)簡介 17 倒立擺模糊控制實驗 17 17 20 21 225 總結 22參考文獻 24致謝 25271 引言簡單介紹倒立擺的研究背景及介紹國內外對倒立擺系統(tǒng)的研究情況。最后簡要介紹了本論文主要內容。許多系統(tǒng)具有非線性、不確定性、多變量等特點。倒立擺系統(tǒng)開始于火箭發(fā)射器，麻省理工學院的科學家利用火箭發(fā)射器的設計原理，從而設計出倒立擺的實驗設備。倒立擺與自動控制化研究是緊密相關,隨著控制理論的逐步發(fā)展，自動控制理論是否具有正確性和在實際應用過程中的是否具有可行性，這不僅需要通過仿真實驗來驗證，更加需要通過理論設計的控制器去控制對象從而來驗證上述結論的正確性。其作為一個典型的實驗裝置，它的結構簡單，成本比較低廉，可以根據(jù)需要任意設置不同的參數(shù)等優(yōu)點。所以倒立擺是自動控制理論研究的及其重要的設備之一。因為倒立擺系統(tǒng)是一個及其不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，它在控制過程中能較好地反映控制過程中的一些問題。把倒立擺作為一個被控對象時，該系統(tǒng)是及其復雜的，然而對于一個非線性、不穩(wěn)定、高階次、強耦合系統(tǒng)，只有采用較好的且有效的控制方法才能使倒立擺處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過倒立擺的實時控制實驗，從而很好的驗證了倒立擺的控制器有著很好的穩(wěn)定性和魯棒性，是一種非常有效的物理證明方法。倒立擺由原來的簡單直線一級倒立擺衍生出許多種類，典型倒立擺有直線倒立擺、環(huán)形倒立擺、平面倒立擺、復合倒立擺、Acrobt等其他形式的倒立擺。然而模糊控制是模糊集合理論中的一個及其重要的方面。倒立擺具有典型的非線性、不確定性、多變量等特點，故一直是模糊控制領域內研究的主要內容之一。所以，許多大學的控制系統(tǒng)中，倒立擺被當作及其重要的實驗裝置。1) 直線倒立擺系列 2) 環(huán)形倒立擺系列 3)平面倒立擺系列 4) 復合倒立擺系列如圖14所示。(2)倒立擺起擺問題 倒立擺穩(wěn)定控制對倒立擺的研究開始于20世紀50年代，主要集中在直線倒立擺系統(tǒng)的線性控制方面。1980 年，F(xiàn)uruta等人完成了二級倒立擺在傾斜軌道上的穩(wěn)定控制。清華大學教授利用連續(xù)極點配置法和采樣系統(tǒng)或離散系統(tǒng)二次性能指標法等方法，研究了二級倒立擺系統(tǒng)的控制。倒立擺起擺的問題：是控制理論中的一個經(jīng)典實驗，其實質是倒立擺從垂直向下的狀態(tài)在外力的作用下轉移到垂直向上的狀態(tài)。 論文的主要內容本論文以深圳固高公司的GLIP2001型倒立擺為研究對象，圍繞倒立擺建立數(shù)學模型、控制器的設計、MATLAB/Simulink仿真和倒立擺實物系統(tǒng)控制實驗等一系列工作展開，對倒立擺系統(tǒng)的研究，具體包括以下幾個方面：，并推導出倒立擺系統(tǒng)的動力學方程，以及線性化后的狀態(tài)方程，并且分析倒立擺系統(tǒng)的可控性； 2. 學習和掌握模糊控制器的設計方法，針對倒立擺的穩(wěn)定控制問題設計正確的模糊控制器3. 使用Matlab/Simulink軟件仿真4. 在GLIP2002倒立擺系統(tǒng)上利用Matlab/Simulink編程實現(xiàn)穩(wěn)定控制2數(shù)學模型的建立和分析 倒立擺的數(shù)學模型 數(shù)學建模的方法現(xiàn)在，人們對倒立擺建模的方法主要有兩個，一是Lagrange方程法建立倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學模型,二是利用動力學方程力矩平衡法。所以在實驗建模時，為了簡單起見,忽略掉一些次要的因素。 牛頓學方程的建立因為倒立擺屬于非線性系統(tǒng)，為了使它近似看成線性進行受力分析，故我們在對倒立擺進行受力分析的時候要忽略我空氣中受到的阻力以及各種各樣的摩擦力，然后把此系統(tǒng)抽象成小車和擺桿2部分組成的系統(tǒng)，如對小車進行受力分析 如圖 21 所示。其中，N 和P 為小車與擺桿相互作用力的水平和垂直方向的分量。可以得到下面方程： (24) 擺桿繞其質心轉動的力矩平衡方程
外語相關推薦
鄂ICP備17016276號-1