基于直線二級倒立擺穩(wěn)定控制方法的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、倒立擺系統(tǒng)具有非線性、高階次、強耦合和自然不穩(wěn)定的特性??刂频沽[的過程能有效地折射出許多控制過程中的典型問題,如系統(tǒng)的非線性、魯棒性、自然不穩(wěn)定性、隨動性及快速跟蹤等。因此,倒立擺系統(tǒng)已經被公認成為典型的檢驗各種控制理論的實驗儀器,也被認為是控制理論在科研教學中和實際實踐中典型的、方便使用的物理模型,其控制方法在軍用工業(yè)、航空航天、智能機器人和普通的工業(yè)控制過程中都有廣泛的應用和重要的工程意義。
  本文以固高科技公司的直線二級

2、倒立擺為實驗被控對象,對直線二級倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制方法進行了研究,具體工作如下:
  首先簡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)展的歷史及其現狀。基于直線倒立擺系統(tǒng)具有的特點,從能量的角度出發(fā),選用拉格朗日法建立了直線二級倒立擺系統(tǒng)的非線性模型,在平衡位置采用線性化處理方法得到其線性化模型,基于線性控制理論對直線二級倒立擺系統(tǒng)做出定性的分析,結論為直線二級倒立擺系統(tǒng)是一個開環(huán)不穩(wěn)定但是能控、能觀的系統(tǒng)。
  

3、其次本文基于直線二級倒立擺模型研究了線性二次最優(yōu)算法(LQR)和模糊控制算法,并且運用遺傳算法對上述兩種算法進行了控制參數的優(yōu)化。在LQR算法中,運用遺傳算法簡化了Q矩陣和R矩陣的尋優(yōu)過程,在MATLAB下的仿真結果證明了優(yōu)化后系統(tǒng)的性能指標更優(yōu);在模糊控制算法中,針對“模糊規(guī)則爆炸”的問題設計了一個基于融合函數的二維模糊控制器,并且運用遺傳算法簡化了量化因子和比例因子的尋優(yōu)過程,同樣在MATLAB下的仿真結果證明了優(yōu)化后系統(tǒng)的控制效果

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