基于直線二級(jí)倒立擺穩(wěn)定控制方法的研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)具有非線性、高階次、強(qiáng)耦合和自然不穩(wěn)定的特性?？刂频沽[的過程能有效地折射出許多控制過程中的典型問題,如系統(tǒng)的非線性、魯棒性、自然不穩(wěn)定性、隨動(dòng)性及快速跟蹤等。因此,倒立擺系統(tǒng)已經(jīng)被公認(rèn)成為典型的檢驗(yàn)各種控制理論的實(shí)驗(yàn)儀器,也被認(rèn)為是控制理論在科研教學(xué)中和實(shí)際實(shí)踐中典型的、方便使用的物理模型,其控制方法在軍用工業(yè)、航空航天、智能機(jī)器人和普通的工業(yè)控制過程中都有廣泛的應(yīng)用和重要的工程意義。
　　本文以固高科技公司的直線二級(jí)

2、倒立擺為實(shí)驗(yàn)被控對(duì)象,對(duì)直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制方法進(jìn)行了研究,具體工作如下:
　　首先簡(jiǎn)單闡述了倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的意義、倒立擺系統(tǒng)發(fā)展的歷史及其現(xiàn)狀?；谥本€倒立擺系統(tǒng)具有的特點(diǎn),從能量的角度出發(fā),選用拉格朗日法建立了直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的非線性模型,在平衡位置采用線性化處理方法得到其線性化模型,基于線性控制理論對(duì)直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)做出定性的分析,結(jié)論為直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)開環(huán)不穩(wěn)定但是能控、能觀的系統(tǒng)。
　　

3、其次本文基于直線二級(jí)倒立擺模型研究了線性二次最優(yōu)算法(LQR)和模糊控制算法,并且運(yùn)用遺傳算法對(duì)上述兩種算法進(jìn)行了控制參數(shù)的優(yōu)化。在LQR算法中,運(yùn)用遺傳算法簡(jiǎn)化了Q矩陣和R矩陣的尋優(yōu)過程,在MATLAB下的仿真結(jié)果證明了優(yōu)化后系統(tǒng)的性能指標(biāo)更優(yōu);在模糊控制算法中,針對(duì)“模糊規(guī)則爆炸”的問題設(shè)計(jì)了一個(gè)基于融合函數(shù)的二維模糊控制器,并且運(yùn)用遺傳算法簡(jiǎn)化了量化因子和比例因子的尋優(yōu)過程,同樣在MATLAB下的仿真結(jié)果證明了優(yōu)化后系統(tǒng)的控制效果