環(huán)形二級倒立擺大回環(huán)運(yùn)動的仿人智能控制.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)以其非線性、多變量、強(qiáng)耦合和欠驅(qū)動的特性成為檢驗(yàn)控制理論和策略的正確性、有效性和實(shí)時(shí)控制的應(yīng)用問題的有效平臺。目前，針對倒立擺系統(tǒng)的研究主要有三個(gè)方向，以二級倒立擺為例：穩(wěn)擺控制、擺起倒立控制和平衡狀態(tài)的任意切換控制。穩(wěn)擺控制是使倒立擺穩(wěn)定在垂直向上的位置；擺起倒立控制是使倒立擺的擺桿由初始垂直向下的狀態(tài)運(yùn)動到垂直向上的位置并保持?jǐn)[桿穩(wěn)定；平衡狀態(tài)的任意切換控制是使倒立擺的擺桿能夠由一個(gè)平衡態(tài)運(yùn)動到另外一個(gè)平衡態(tài)并保持穩(wěn)定。本

2、文所研究的環(huán)形二級倒立擺則屬于第三類控制問題。環(huán)形二級倒立擺大回環(huán)運(yùn)動控制包括兩種姿態(tài)的回環(huán)運(yùn)動：Up-Up和Up-Down，既環(huán)形二級倒立擺兩擺桿初始穩(wěn)定的位置(Up-Up，Up-Down)開始，控制旋臂水平來回的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)兩自由擺桿同時(shí)以準(zhǔn)直線(Up-Up)或者擬單擺(Up-Down)的方式繞旋臂一周，再回到垂直向上位置(Up-Up，Up-Down)并穩(wěn)定。
　　 本文首先建立到環(huán)形二級倒立擺系統(tǒng)的物理模型和數(shù)學(xué)描述，并基

3、于實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺采用改進(jìn)的遺傳算法對模型進(jìn)行了參數(shù)的辨識，建立了仿真實(shí)驗(yàn)平臺。在仿真實(shí)驗(yàn)平臺上對環(huán)形二級倒立擺的大回環(huán)運(yùn)動控制過程進(jìn)行分析，在基于動覺智能圖式的仿人智能控制理論的指導(dǎo)下，將環(huán)形二級倒立擺的大回環(huán)運(yùn)動過程劃分為四個(gè)控制階段，Up-Up 大回環(huán)運(yùn)動控制包括下落姿態(tài)整定階段、耗散能量補(bǔ)償階段、擺起姿態(tài)整定階段和倒立穩(wěn)擺階段，而Up-Down 大回環(huán)運(yùn)動控制包括初始運(yùn)動階段、姿態(tài)校正階段、能量耗散階段和穩(wěn)定控制階段。分別對四個(gè)階段