基于倒立擺的多變量非線性控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是非線性、強(qiáng)耦合、多變量和自然不穩(wěn)定系統(tǒng).在控制工程中,它能有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動(dòng)性以及跟蹤等許多控制中的關(guān)鍵問(wèn)題,是檢驗(yàn)各種控制理論的理想模型.該論文主要涉及以下幾方面的內(nèi)容:首先建立了倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,得出描述該系統(tǒng)的微分方程組,給出了倒立擺系統(tǒng)動(dòng)能與熱能的表達(dá)式,并由此得出了系統(tǒng)的拉格朗日方程.利用線性化方法,得出與該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程相對(duì)應(yīng)的線性方程,分析了倒立擺系統(tǒng)平衡位置的能控、能觀性及系統(tǒng)的能控度.應(yīng)

2、用線性系統(tǒng)理論中的極點(diǎn)配置、線性二次型最優(yōu)(LQR)和狀態(tài)觀測(cè)器等知識(shí),設(shè)計(jì)了倒立擺系統(tǒng)線性化模型的控制器.其次,介紹了模糊控制的基本原理及模糊控制的本質(zhì),基于信息融合的思想設(shè)計(jì)了二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的模糊控制器,利用Simulink構(gòu)造了系統(tǒng)的非線性模型子系統(tǒng)和模糊控制器子系統(tǒng),并將其有機(jī)的結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)了二級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)的仿真.最后,為了提高模糊控制的精度以及為了使系統(tǒng)具有良好的魯棒性,采用變論域自適應(yīng)模糊控制器實(shí)現(xiàn)了倒立擺控制系統(tǒng)的仿真

3、.變論域自適應(yīng)模糊控制囊括了通常所說(shuō)的模型自適應(yīng)、規(guī)則自組織、隸屬函數(shù)自生成等優(yōu)點(diǎn),極大地提高了控制品質(zhì).并且通過(guò)將系統(tǒng)變量初始狀態(tài)參數(shù)的封裝,將此種變論域自適應(yīng)模糊控制器與傳統(tǒng)模糊控制器的控制效果進(jìn)行比較,從不同的控制器對(duì)系統(tǒng)控制的擺角穩(wěn)定曲線和擺角穩(wěn)定域說(shuō)明這種變論域自適應(yīng)模糊控制器有著例如其控制精度高、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).該文以倒立擺系統(tǒng)為對(duì)象,探討了多種多變量非線性系統(tǒng)的控制方法,為我們今后從事非線性多變量系統(tǒng)的控制提供了值得借鑒的