倒立擺系統(tǒng)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)作為一種典型的實(shí)驗(yàn)裝置，它具有高階次、非線性、不穩(wěn)定、多變量、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)，可以很好的驗(yàn)證控制理論，并且與工程中的控制對(duì)象具有類似結(jié)構(gòu)，因此，倒立擺控制的研究在理論方面和航空應(yīng)用領(lǐng)域都起著十分重要的作用，精確控制倒立擺系統(tǒng)對(duì)于各行業(yè)中復(fù)雜被控對(duì)象的控制具有廣泛的實(shí)踐指導(dǎo)意義。
　　 本文以深圳固高公司提供的直線型一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)倒立擺為控制對(duì)象，在建立倒立擺系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用LQR控制方法和自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方

2、法，分別對(duì)一級(jí)、二級(jí)倒立擺進(jìn)行了仿真和實(shí)時(shí)控制的研究。主要內(nèi)容包括：分別采用牛頓力學(xué)方法和拉格朗日方程方法建立了一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行定性分析。對(duì)于一級(jí)倒立擺進(jìn)行LQR控制及PID控制的研究，對(duì)于二級(jí)、三級(jí)倒立擺進(jìn)行LQR控制算法的研究，討論加權(quán)矩陣Q、R的選取方法，并對(duì)一級(jí)、二級(jí)倒立擺進(jìn)行仿真和實(shí)時(shí)控制，同時(shí)得到倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的響應(yīng)曲線，結(jié)果表明，LQR方法的控制結(jié)果是比較好的。采用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊推理(AN

3、FIS)方法對(duì)一級(jí)、二級(jí)倒立擺進(jìn)行控制，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與模糊控制相結(jié)合，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力去訓(xùn)練模糊控制器的隸屬度函數(shù)和控制規(guī)則，提高了該模糊控制器的性能，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整模糊控制規(guī)則和隸屬度函數(shù)的效果，并且通過綜合系數(shù)來降低輸入變量維數(shù)，減少控制規(guī)則，防止“規(guī)則爆炸”問題的出現(xiàn)。在模型參數(shù)改變時(shí)，自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊推理系統(tǒng)有良好的適應(yīng)能力，能夠使小車抵抗外界干擾并且較準(zhǔn)確的到達(dá)預(yù)定位置。 對(duì)一級(jí)、二級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行了抗干擾性能研究，結(jié)果