第
21
卷第
2
期
2007
年
3
月
湖南工业大学学报
Journal
of
Hunan
University of Technology
单级倒主摆系统控制方法设计
彭自然,罗大庸,张航
(中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙
410083
)
Vo
1.
21
No.2
M
缸.
2007
摘
要:倒立摆系统以其自身的不稳定性为系统的平衡提出了难题,也因此成为自动控制实验中验证控制算法
优劣的极好的实验装直。通过比较分析遗传算法与自适应神经模糊推理系统两种不同方法在倒立摆控制系统中的应
用,并实验证实:使用基于
ANFIS
倒立摆系统计算量小,收敛快,但是其鲁棒性却不如基于遗传算法所设计的控
制其好;遗传算法求解问题的效率高,且随着问题规模的扩大,优势更为突出。
关键词:遗传算法;自适应神经模糊推理系统;控制系统
中图分类号:
0175
文献标识码
:A
文章编号
1673-9833(2007)02-0053-05
Design
and
Realization of Single Inverted-Pendulum
Control
System
Peng Ziran, Lou Dayong, Zhang Hang
(
College
of
Information
Science
and
Engineering ,
Central
South
University ,
Changsha
410083
, China)
、
Abstract:
Inverted-pendulum system is difficult to control because
of
its
in~tability.
Aiming at the control strategy in
automatic control experiments
, it approves that on the basis
of
ANFIS , the single inverted-pendulum control shows the
algorithm is veracious and its convergence is faster than other one which based on genetic algorithm between the different
methods through the analyses. Genetic algorithm has a better efficiency and has more superiority in scale expanding.
Key words: genetic algorithm; ANFIS; control system
。
前言
单级倒立摆是一种典型的多变量、非线性、强精
合的不稳定系统,对它的研究可归结为对多变量非
线性系统的研究,具有一定的理论价值
[IJ
。从工程应
用上讲,卫星的姿态控制、机器人的关节运动控制
和起重机械的稳钩装置等都和倒立摆模型有相似之
处[气所以,对倒立摆系统的控制研究具有重要的工
程背景和实际意义。
在某机械臂的设计过程中,将机械臂当作→个倒
立摆来分析。通过比较两种方法在倒立摆控制系统中
的应用,得出了最适用于本系统的一种方法。
收稿日期:
2007-01-25
1
倒立摆控制系统的数学模型
图
1
是单级平衡倒立摆系统的力学示意图。
B
F
X
图
1
单级平衡倒立摆系统的力学示意固
Fig. 1 The force
view
of the single
inverted-pendulum system
将摆杆视为刚体,则单级倒立摆系统的参数为:
作者简介:彭自然(
1969-
),男,湖南益阳人,中南大学信息科学与工程学院硕士研究生,研究方向为分布式计算,仿真技术;
罗大庸(
1944
斗,男,湖南长沙人,中南大学教授,博士生导师,主要研究方向为图像处理,综合智能控制.