二自由度機械臂控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、在20世紀30到40年代，奈奎斯特、伯德、維納等人的著作為自動控制理論的初步形成奠定了基礎；二次大戰(zhàn)以后，經(jīng)過眾多學者的努力，形成了較為完整的自動控制系統(tǒng)設計的頻率法理論和根軌跡法理論。這種建立在頻率法和根軌跡法基礎上的理論，通常被稱為經(jīng)典控制理論。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，控制對象、控制器以及控制任務和目的的日益復雜化，以數(shù)學建模和數(shù)值計算為基礎的經(jīng)典控制理論面臨許多新問題，如：計算復雜性的急劇增加；建模的困難越來越大；多輸入和輸入

2、信息多樣化；非線性系統(tǒng)的控制等等，所以誕生了以狀態(tài)空間法為基礎的現(xiàn)代控制理論。較之經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制理論的使用范圍更廣泛，它既可以適合單變量的、線性的、定常的、連續(xù)的的系統(tǒng)，也可以適合多變量的、非線性的、時變的、離散的系統(tǒng)。隨著科學技術(shù)的突飛猛進，對工業(yè)過程控制的要求越來越高，不僅要求控制的精確性，更注重控制的魯棒性、實時性、容錯性以及對控制參數(shù)的自適應和學習能力。另外，需要控制的工業(yè)過程日趨復雜、工業(yè)過程嚴重的非線性和不確定性，使

3、許多系統(tǒng)無法用數(shù)學模型精確描述，現(xiàn)代控制方法面臨空前的挑戰(zhàn)。為解決以上現(xiàn)代控制系統(tǒng)存在的問題，“大系統(tǒng)理論”、“復雜系統(tǒng)”及“智能控制”是目前控制理論較為熱門的研究方向。 近年來，得益于計算機科學技術(shù)和智能信息處理的高速發(fā)展，智能控制理論與智能化系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。其中代表性的理論有專家系統(tǒng)、模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、遺傳算法、混沌控制等。模糊邏輯控制作為智能控制的一種重要方法，近年來發(fā)展很快。模糊控制實質(zhì)上是一種非線性控制，它

4、采用模糊語言描述系統(tǒng)，既可以描述應用系統(tǒng)的定量模型也可以描述其定性模型，所以模糊邏輯可適用于任意復雜的對象控制。 本文通過研究模糊控制理論的發(fā)展和應用，對比PID算法和其他模糊控制算法，闡述自組織模糊控制方法的優(yōu)勢。本文使用MATLAB仿真自組織模糊控制算法對二自由度機械臂的控制，說明自組織模糊控制算法的可行性和有效性。為了驗證本文所提出的自組織模糊控制器的可行性，本人研究制作了一套二自由度機械手臂控制系統(tǒng)以評估模糊自組織控制的