基于直線二級倒立擺系統(tǒng)的可拓控制仿真研究.pdf

1、隨著控制理論的研究和發(fā)展，控制理論在科學(xué)研究和實際工程應(yīng)用中起到了越來越重要的作用。這些傳統(tǒng)的控制理論和方法大多是圍繞控制系統(tǒng)諸如快速性、穩(wěn)定性和可靠性等控制品質(zhì)的提高而進行的設(shè)計和研究。然而，這些控制理論存在著無法用數(shù)學(xué)模型來精確描述的控制對象或過程，以及只考慮量值與量值之間關(guān)系難以解決的矛盾問題。為了解決控制領(lǐng)域中存在的這些矛盾問題，我國學(xué)者首先提出了可拓控制的思想和方法。 可拓控制理論是在以中國原創(chuàng)學(xué)科“可拓學(xué)”的基元理論

2、、可拓集和可拓邏輯等相關(guān)理論基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的，它以狀態(tài)關(guān)聯(lián)度為核心、從信息轉(zhuǎn)化的角度來研究控制問題。可拓控制方法是將可拓集合論的研究事物的轉(zhuǎn)化關(guān)系的理論與方法應(yīng)用在控制問題的研究上，以控制輸入信息的合格度（關(guān)聯(lián)度）作為確定控制輸出校正量的依據(jù)，通過將不合格范圍內(nèi)的控制變量轉(zhuǎn)化到合格范圍內(nèi)，從而使控制效果從不滿意轉(zhuǎn)化到滿意。 可拓控制理論一經(jīng)提出，理論方法得到了眾多學(xué)者的關(guān)注和研究，并取得了一系列的研究成果。本文研究的主要目

3、的是使可拓控制器在保證有較好的控制效果前提下，能夠利用簡單的知識進行自學(xué)習(xí)能力，以及設(shè)計更具普遍意義和簡便的可拓控制算法。 在前人已有的研究基礎(chǔ)上，本文在前兩章介紹了可拓學(xué)的基本理論知識和可拓控制理論的概念、結(jié)構(gòu)和原理；在第三章，通過對影響系統(tǒng)誤差相關(guān)因素的分析，提出了一種具有更好控制效果和簡單結(jié)構(gòu)的改進的可拓控制算法，并通過對不同控制對象的MATLAB-Simulink控制仿真，分析和比較其控制效果的改進；在第四章，對倒立擺系

4、統(tǒng)進行分析和建模，得到其狀態(tài)空間方程，通過性能分析，提出了基于多變量、復(fù)雜系統(tǒng)采用多個誤差的加權(quán)值作為系統(tǒng)總的誤差，進而提出基于最優(yōu)控制LQR的改進的可拓控制算法，并通過對直線二級倒立擺系統(tǒng)和吊車-雙擺系統(tǒng)的控制仿真，證明該算法能夠很好的控制該類倒立擺系統(tǒng)；在第五章，首次將基于LQR的改進的可拓控制算法應(yīng)用到直線二級倒立擺系統(tǒng)的實時控制中，分析和研究可拓控制對原始復(fù)雜系統(tǒng)的實際控制能力。 通過上述研究分析，說明改進的可拓控制算法