没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
二级倒立摆模糊控制设计.pdf
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
5星 · 超过95%的资源 1 下载量 121 浏览量
2022-07-08
02:51:36
上传
评论 1
收藏 2.6MB PDF 举报
温馨提示
试读
38页
二级倒立摆模糊控制设计.pdf二级倒立摆模糊控制设计.pdf二级倒立摆模糊控制设计.pdf二级倒立摆模糊控制设计.pdf二级倒立摆模糊控制设计.pdf二级倒立摆模糊控制设计.pdf二级倒立摆模糊控制设计.pdf二级倒立摆模糊控制设计.pdf二级倒立摆模糊控制设计.pdf
资源推荐
资源详情
资源评论
绪论 ..................................................................................
1
1
倒立摆系统的建模 ...................................................................
2
1.1
倒立摆系统的特性分析 ........................................................
2
1.2
二级倒立摆系统的数学建模 ....................................................
3
1.2.1
基于牛顿力学的二级倒立摆系统数学模型建立
4
1.3
二级倒立摆系统数学模型的线性化处理 ..........................................
5
2
线性二次型最优控制(
LQR
)的方案设计 ..............................................
8
2.1
二级倒立摆性能分析 ..........................................................
8
2.1.1
稳定性分析.............................................................
8
2.1.2
能控性能观性分析 ......................................................
9
2.2
线性二次型最优调节器原理 ...................................................
11
2.3
加权阵
Q
和
R
的选择 .........................................................
13
3
模糊控制的基本原理 ................................................................
14
3.1
模糊理论的基本知识 .........................................................
14
3.1.1
模糊控制概述 .........................................................
14
3.1.2
模糊集合..............................................................
15
3.1.3
模糊规则和模糊推理 ...................................................
16
3.1.4
反模糊化..............................................................
17
3.2
模糊控制系统的设计 .........................................................
17
3.2.1
模糊控制系统的组成及原理 .............................................
17
3.2.2
模糊控制器设计的基本方法与步骤 .......................................
19
3.3
二级倒立摆模糊控制器的设计 .................................................
20
4
二级倒立摆模糊控制系统的
MATLAB
仿真 ............................................
23
4.1
基于最优调节器的二级倒立摆控制系统的
4.2
基于模糊控制器的二级倒立摆控制系统的
MATLAB
仿真 .................
24
MATLAB
仿真 .................
26
4.2.1
二级倒立摆模糊控制系统的仿真波形 .....................................
26
4.2.2
量化因子和比例因子对模糊控制器性能的影响 ..................
28
4.3
两种控制系统的
MATLAB
仿真对比研究 ....................................
29
结束语..........................................................................
30
致..............................................................................
31
参考文献........................................................................
32
附录............................................................................
33
本文以二级倒立摆模型为控制对象,首先阐述了倒立摆系统控制算法的研究
发展过程和现状,介绍了倒立摆系统的结构和数学模型,并详细推导了二级倒立 摆的数学模型。
其次,本文主要研究倒立摆系统的现代控制方法以及智能控制方法,用
最优控制方法、模糊控制理论设计了控制器,通过
LQR
MATLAB
及
SIMULINK
仿真两
个控制器,分析指出两方法的优缺点,结果表明:智能控制策略不仅能满足非线 性系统的控制要
求,而且能明显改善控制指标,整个系统具有更好的动态特性。
最后完成了二级倒立摆系统控制程序的设计和调试,实验取得较好的仿真控 效果,并对实验
结果进行了详细的分析。结论部分对本课题的意义、目的和工作 内容进行总结。
关键词:二级倒立摆,最优控制,模糊控制
ABSTRACT
The paper is focused on the double inv erted pen dulum. After discuss ing
the historical development process and t he current tendency of the
inv erted pen
the structure
research based on the
dulum, the paper firstly in troduced
and deduced the mathematical model of the double in verted pen dulum. Then focuses
mainly on the research of the inverted pendulum system's control using the dynamical
control methods as well as the intelligent
control methods, I developed the system controllers based on the LQR optimal con trol
methods and the fuzzy con trol methods ,I also simulated the whole system by using the
MATLAB and the SIMULI NK, after that the advantages and disadvantages of the two
control methods has been analysed .So the conclusion indicates that the intelligent
control strategies can not only achieve the con trolli ng dema nd of the non-l in ear
system, but also meliorate sig nifica ntly the con trol in dex of the system, as a result ,
the whole system's dynamic characteristic has been improved greatly. Lastly, I designed
and debugged the code for modeling as well as controlling the double inverted
pendulum using the MATLAB. The desired result of the simulation has been realized
and discussed in detail. The meaning, the purpose and the main content of the paper
has bee n summarized in the end o
the paper.
f
Key words: double in verted pen dulum
,
optimal con trol
,
fuzzy con troller
倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统,是进行控制理论设计及测试 的理想实
验平台。倒立摆系统控制涉及到机器人技术、 控制理论、计算机控制等多个领域。 其被控系统本身
是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统,可以作为一 个典型的控制对象对其进
行研究 ⑴。同时
,
由于实际机械系统中存在的各种摩擦力,实际倒 立摆系统亦具有一定的不确定
性。倒立摆系统的控制涉及到许多典型的控制问题:非线性 问题、随动及跟踪问题、鲁棒性问题、
非最小相位系统的镇定问题等等。正是由于倒立摆 系统的特殊性,许多不同领域的专家学者在检验
新提出理论的正确性和实际可行性时,都 将倒立摆系统作为实验测试平台。再将经过测试后的控制
理论和控制方法应用到更为广泛 的领域中去⑴。如:把一级倒立摆的研究成果应用到对航空航天领
域中的火箭发射推进器 和卫星飞行状态控制的研究;把二级倒立摆的研究成果应道到双足机器人行
走控制中
[2]
。
所以说,对倒立摆系统控制理论的研究不仅具有理论研究价值,也具有相当的实际工 程应用价
值。
倒立摆系统的传统控制方法主要是使用经典控制理论和现代控制理论。它们都以精确 的系统数
学模型为控制对象。经典控制理论在线性定常、输入输出量较少的系统中能很好 的完成控制设计指
标,经典控制理论的数学基础是拉普拉斯变换,占主导地位的分析和综 合方法是频率域方法。而现
代控制理论是建立在状态空间分析法上的,基本分析方法是时 域分析法。这种方法能够克服经典控
制理论的缺陷:能够解决系统的输入输出变量过多、 系统的非线性等问题。
现代控制理论已经在工业生产过程、军事科学、航空航天等许多方面都取得了成功的 应用。例如
极小值原理可以用来解决某些最优控制问题;利用卡尔曼滤波器可以对具有有
色噪声的系统进行状态估计;预测控制理论可以对大滞后过程进行有效的控制。但是它们 都有一个
基本的要求:需要建立被控对象的精确数学模型 ⑶
剩余37页未读,继续阅读
资源评论
- 2301_770083012023-10-15资源内容详实,描述详尽,解决了我的问题,受益匪浅,学到了。
G11176593
- 粉丝: 6670
- 资源: 3万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功