小車三級擺系統(tǒng)模型參數(shù)精確辨識及其擺起倒立控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定.pdf

1、 小車三級擺系統(tǒng)模型參數(shù)精確辨識及其 擺起倒立控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 學(xué)生姓名：晏 剛 指導(dǎo)教師：李祖樞 教 授 專 業(yè)：模式識別與智能系統(tǒng) 學(xué)科門類：工 學(xué) 重慶大學(xué)自動化學(xué)院 二 OO 八年四月 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 I 摘 要 小車多級擺系統(tǒng)是一類典型非線性欠驅(qū)動復(fù)雜系統(tǒng)

2、，對倒立擺的研究可歸結(jié)為對非線性、多變量、欠驅(qū)動、絕對不穩(wěn)定系統(tǒng)的研究。各種非線性控制理論的形成與發(fā)展， 往往以小車倒立擺系統(tǒng)作為實(shí)踐的檢驗(yàn)平臺， 以驗(yàn)證理論的正確性、有效性和在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用問題；從日常生活中所見到的任何重心在上、支點(diǎn)在下的控制問題，到空間飛行器和各類伺服云臺的穩(wěn)定，都和倒立擺的控制有很大的相似性，因而對倒立擺的研究不僅具有重要的理論意義，而且具有重要的實(shí)踐意義。 多級擺系統(tǒng)的運(yùn)動控制是控制領(lǐng)域的經(jīng)典難題，相應(yīng)的實(shí)

3、時(shí)控制成果在國內(nèi)外都還很少。李祖樞教授等人采用其獨(dú)創(chuàng)的基于動覺智能圖式的仿人智能控制理論應(yīng)用于多級擺系統(tǒng)的控制，成功實(shí)現(xiàn)了二級倒立擺的擺起倒立控制以及其各平衡態(tài)之間的切換控制；甚至實(shí)現(xiàn)了小車三級擺的擺起倒立仿真控制，然而實(shí)時(shí)控制難以實(shí)現(xiàn)，從仿真往實(shí)時(shí)控制過渡時(shí)遇到了巨大的障礙，首先存在仿真模型和實(shí)際系統(tǒng)差異大以及擺起倒立控制仿人智能控制器參數(shù)整定困難的問題，由拉格朗日方法導(dǎo)出小車三級擺系統(tǒng)動力學(xué)模型后，通常采用直接測量與傳統(tǒng)辨識計(jì)算的方

4、法確定模型參數(shù)，由此計(jì)算獲得的動力學(xué)響應(yīng)和系統(tǒng)的實(shí)測響應(yīng)就存在很大差異； 同時(shí)， 能成功實(shí)現(xiàn)小車三級擺擺起倒立控制的仿人智能控制器具有多模態(tài)、多控制器結(jié)構(gòu)，涉及眾多參數(shù)，參數(shù)整定與優(yōu)化十分困難。 針對上述兩個(gè)問題，本文采用進(jìn)化的思想將仿人智能控制理論和遺傳算法的研究成果相結(jié)合，引入改進(jìn)的遺傳算法，針對模型參數(shù)辨識和仿人智能控制器參數(shù)整定， 分別設(shè)計(jì)了適應(yīng)度函數(shù)，數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)表明可以實(shí)現(xiàn)小車三級擺系統(tǒng)動力學(xué)模型參數(shù)的精確辨識；同時(shí)可以獲得