直線倒立擺系統(tǒng)控制算法的研究.pdf

1、倒立擺是一個(gè)典型的快速、多變量、非線性、強(qiáng)耦合的自然不穩(wěn)定系統(tǒng)。在控制過程中能反映控制理論中的許多關(guān)鍵問題，如鎮(zhèn)定問題、非線性問題、魯棒性問題以及跟蹤問題等。不僅是驗(yàn)證現(xiàn)代控制理論方法的典型實(shí)驗(yàn)裝置，而且其控制方法和思路對(duì)處理一般工業(yè)過程亦有廣泛的用途，因此對(duì)倒立擺系統(tǒng)的研究具有重要的理論研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，相關(guān)的科研成果已經(jīng)應(yīng)用到航天科技和機(jī)器人學(xué)等諸多領(lǐng)域。
　　 本文以直線倒立擺系統(tǒng)為研究對(duì)象，利用固高科技公司提供的直線倒

2、立擺系統(tǒng)控制裝置作為實(shí)驗(yàn)工具，對(duì)直線二級(jí)、三級(jí)倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。具體工作如下：
　　 首先，簡(jiǎn)單闡述了倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的意義、倒立擺系統(tǒng)發(fā)展的歷史及其現(xiàn)狀；根據(jù)直線倒立擺系統(tǒng)的特性，利用拉格朗日方程分別建立了直線二級(jí)、三級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并在各系統(tǒng)的平衡點(diǎn)附近得到了它們的近似線性的狀態(tài)空間方程；應(yīng)用線性控制理論對(duì)二級(jí)、三級(jí)倒立擺系統(tǒng)做了定性的分析，得出直線倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)能控、能觀的開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)。

3、　　 其次，本文利用模糊控制算法，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于融合函數(shù)的二維模糊控制器。首先詳細(xì)介紹了模糊控制器的設(shè)計(jì)過程，根據(jù)倒立擺系統(tǒng)的特性和控制要求，建立了一個(gè)完整的模糊控制器。在Matlab/Simulink中對(duì)二級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實(shí)物控制，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)典PID控制器的控制的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，得出，不論是系統(tǒng)的仿真還是實(shí)物控制，模糊控制都取得了很好控制效果，表現(xiàn)出了智能控制的優(yōu)越性。
　　 最后，針對(duì)直線三級(jí)倒立擺系統(tǒng)，