二級(jí)倒立擺控制算法的研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是典型的快速、多變量、不穩(wěn)定、強(qiáng)耦合系統(tǒng)。其研究已經(jīng)深入到航天器姿態(tài)控制、機(jī)器人、導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文分別對(duì)一級(jí)倒立擺和二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的仿真和穩(wěn)擺控制進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容主要分為以下幾部分:
　　1.詳細(xì)分析了倒立擺系統(tǒng)的控制原理,得到了一級(jí)倒立擺和二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的近似模型,然后分別對(duì)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)和二級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行定性分析,得出兩個(gè)倒立擺系統(tǒng)均是開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定的,但在平衡點(diǎn)附近是可控、可觀的,而二級(jí)倒立擺系統(tǒng)控制難度

2、更大。
　　2.簡(jiǎn)單介紹了PID控制原理,然后設(shè)計(jì)了PID控制器,在Matlab環(huán)境下針對(duì)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)搭建了Simulink仿真平臺(tái),通過(guò)參數(shù)整定得出比較理想的仿真曲線(xiàn)。由于Matlab環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的實(shí)時(shí)控制,因此在仿真的基礎(chǔ)上搭建了GUI控制界面,將接口搭建好以后,把PID控制算法編寫(xiě)為S函數(shù),通過(guò)調(diào)用S函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題驗(yàn)證了PID控制算法的弊端。
　　3.本文隨后在一級(jí)倒立

3、擺平臺(tái)下進(jìn)行了模糊算法的實(shí)時(shí)控制,在VC環(huán)境下編寫(xiě)了模糊算法,通過(guò)對(duì)比實(shí)時(shí)效果再次驗(yàn)證了PID控制算法的弊端。
　　4.對(duì)模糊控制原理作了簡(jiǎn)單的介紹。主要針對(duì)二級(jí)倒立擺如何建立模糊控制器,首先設(shè)計(jì)了融合函數(shù)對(duì)其變量進(jìn)行降維處理,然后介紹了如何進(jìn)行模糊化、模糊推理和清晰化,模糊控制器設(shè)計(jì)好之后,在Matlab環(huán)境下搭建了Simulink仿真,并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。最后在VC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)先以二級(jí)倒立擺為例進(jìn)行模糊控制算法的控制。經(jīng)過(guò)大量