一級直線倒立擺的逆模型2自由度控制.pdf

1、倒立擺是一個典型的非線性、強耦合、多變量和自然不穩(wěn)定的系統(tǒng)。對倒立擺的研究能有效的反映控制中的許多典型問題：諸如非線性問題、可鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動性以及跟蹤等許多控制中的關(guān)鍵問題。上述特點也使它成為人們深入學(xué)習(xí)、研究和證實各種控制理論的有效試驗系統(tǒng)和比較基準(zhǔn)。因其行為與火箭飛行以及兩足機器人行走有很大的相似性，其控制方法在軍工、航天、機器人和一般工業(yè)過程領(lǐng)域中都有著廣泛的用途，如機器人行走過程中的平衡控制、火箭發(fā)射中的垂直度控制和衛(wèi)星飛

2、行中的姿態(tài)控制等，因而對它的研究有很大的理論和實踐意義。 在已有的一級直線倒立擺的模糊控制方案中，因直接對四個輸入狀態(tài)變量(θ，θ，x，x)控制有較大困難，故多數(shù)方案采用雙閉環(huán)模糊控制的設(shè)計方法：將控制器的四個輸入變量分成角度組(θ，θ)和位置組(x，x)分別進行控制。 本文工作基于一級直線倒立擺，從硬件實現(xiàn)的系統(tǒng)和仿真兩個方面，一致地揭示了耦合干擾所帶來的問題；并針對消除耦合干擾方法的研究仿真得到了消除耦合干擾的有效方

3、法。這對消除系統(tǒng)建模誤差的影響，提高控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性有著直接現(xiàn)實的意義。 本文以凌陽75F3213A單片機、只進行角度組的模糊控制實現(xiàn)了一級直線倒立擺：擺偏角穩(wěn)定可控，然而出現(xiàn)了車、擺系統(tǒng)整體的穩(wěn)態(tài)勻速平移問題。反映了倒立擺的位置耦合因素對角度控制的等效干擾影響。因為基本模糊控制器與PD控制的相似性，本文又以角度PD控制來模擬模糊控制方式，仿真復(fù)現(xiàn)了擺的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)勻速平移問題；并仿真得到了抑制該干擾的有效方法(積分調(diào)節(jié)、加入擾