基于改進(jìn)遺傳算法的控制系統(tǒng)在倒立擺中的應(yīng)用.pdf

1、倒立擺的控制是一個(gè)典型的平衡控制問(wèn)題，作為一個(gè)復(fù)雜、不穩(wěn)定的倒立擺控制系統(tǒng)一直被用作實(shí)時(shí)控制試驗(yàn)的驗(yàn)證設(shè)備。同時(shí)，由于倒立擺控制系統(tǒng)與機(jī)器人和飛行器等控制系統(tǒng)的相似性，對(duì)其進(jìn)行控制所采用的控制算法以及得出的結(jié)論對(duì)其它工程控制問(wèn)題具有一定的指導(dǎo)意義。 遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過(guò)程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索方法。遺傳算法提供了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題的通用框架，它不依賴于問(wèn)題的具體領(lǐng)域，對(duì)問(wèn)題的種類有很強(qiáng)的

2、魯棒性，所以廣泛應(yīng)用于很多學(xué)科。在自動(dòng)控制領(lǐng)域中有很多與優(yōu)化相關(guān)的問(wèn)題需要求解，遺傳算法已在其中得到了廣泛的應(yīng)用，并顯示出了良好的優(yōu)化效果。 本文首先闡述倒立擺控制系統(tǒng)的研究發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)狀，隨后詳細(xì)介紹了一級(jí)和二級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)公式的推導(dǎo)。在分析了遺傳算法(GA)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)倒立擺控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過(guò)改進(jìn)的遺傳算法來(lái)優(yōu)化控制器的待定參數(shù)，設(shè)計(jì)了倒立擺控制器；并對(duì)固高公司的倒立擺控制系統(tǒng)做了分析。通過(guò)C語(yǔ)言設(shè)計(jì)出的

3、遺傳算法程序進(jìn)行數(shù)值優(yōu)化，采用EXCEL模擬程序所得到的數(shù)據(jù)，得到仿真圖形，驗(yàn)證改進(jìn)遺傳算法的控制效果的快速性和優(yōu)越性；并以MATLAB語(yǔ)言及其SIMULINK工具箱為基礎(chǔ)，做了一定的仿真研究工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該改進(jìn)的遺傳算法可以取得更好的控制效果，并對(duì)下一步要進(jìn)行的工作提出了自己的設(shè)想，即把模糊規(guī)則、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法三種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)綜合和互補(bǔ)，進(jìn)而得到更好的混合算法來(lái)控制倒立擺。 整個(gè)論文的完成，以一定的理論為基礎(chǔ)，既