模糊控制研究及其在兩輪自平衡小車中的應(yīng)用.pdf

1、隨著模糊控制理論日益完善，模糊控制器逐漸受到科學(xué)家們的青睞?；谀：刂埔?guī)則的控制方式使它不需要考慮被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜性，可以解決許多常規(guī)控制方法難以處理的問題，同時(shí)模糊控制性能優(yōu)越，實(shí)現(xiàn)起來較為方便。因此得到了廣泛的應(yīng)用。
　　倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)典型的支點(diǎn)在下重心在上的模型，它具有多個(gè)狀態(tài)變量，其強(qiáng)耦合、非線性和自然不穩(wěn)定的特性是研究的重點(diǎn)。同時(shí)它豐富和復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為，可以有效的表現(xiàn)出控制過程中的鎮(zhèn)定問題、魯棒性問題等

2、。通過這樣一個(gè)系統(tǒng)，可以有效的檢驗(yàn)各種控制理論和控制算法的有效性，其研究結(jié)果對(duì)實(shí)際的控制系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義。
　　本文的目的是研究設(shè)計(jì)性能優(yōu)越的模糊控制器，并應(yīng)用到實(shí)際的控制系統(tǒng)中。為此，以單級(jí)倒立擺為研究對(duì)象，采用牛頓力學(xué)法建立其數(shù)學(xué)模型，利用SimMechanics工具箱建立其動(dòng)力學(xué)模型。隨后設(shè)計(jì)了單一輸入規(guī)則群(SIRMs)動(dòng)態(tài)加權(quán)模糊控制器，成功的控制了單級(jí)倒立擺系統(tǒng)。最后，應(yīng)用該模糊控制器對(duì)兩輪自平衡小車進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，取得

3、了良好的控制效果。
　　論文第一章，簡要論述了模糊控制的起源和研究概況，解釋了模糊控制的原理。第二章，建立了單級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型，分析其穩(wěn)定性、可控性、可觀性。使用SimMechanics工具箱，建立單級(jí)倒立擺的動(dòng)力學(xué)模型，并驗(yàn)證了該模型的有效性。第三章，根據(jù)單級(jí)倒立擺系統(tǒng)多狀態(tài)變量的特點(diǎn)，研究并設(shè)計(jì)了串、并聯(lián)模糊控制器，在倒立擺實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)，獲得了良好的控制結(jié)果。第四章，進(jìn)一步研究并設(shè)計(jì)了SIRMs動(dòng)態(tài)加權(quán)