二級倒立擺自抗擾控制算法的研究與應(yīng)用.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)屬于多變量、非線性、不穩(wěn)定、強耦合的快速系統(tǒng)，這些特點導(dǎo)致實現(xiàn)其控制較為困難，因此多年來對它的研究受到控制學(xué)界的普遍重視。對倒立擺的研究可歸結(jié)為對多變量非線性系統(tǒng)的研究，因此其控制方法和思路對處理一般工業(yè)過程也具有指導(dǎo)意義。 二級倒立擺在鎮(zhèn)定后，如果受到擾動后擺桿易于傾倒，系統(tǒng)失控，即系統(tǒng)具有擾能力不佳的弱點。本文的研究重點是尋找適當(dāng)?shù)目刂扑惴ǎ岣咂涫芸胤€(wěn)定后的系統(tǒng)的自抗擾能力。具體表現(xiàn)在：控制算法使得系統(tǒng)在受到擾動

2、后，擺桿偏轉(zhuǎn)角度小，系統(tǒng)回復(fù)到平衡狀態(tài)時間短，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小。 本文推導(dǎo)了二級倒立擺狀態(tài)空間數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行必要的分析和驗證，采用了極點配置算法，LQR算法，LQY算法，LQR加權(quán)矩陣遺傳尋優(yōu)算法，模糊控制算法，融合函數(shù)模糊控制等算法，針對二級倒立擺進(jìn)行了控制研究。針對每種算法的研究，研究中采用算法數(shù)學(xué)描述，MATLAB軟件仿真，Simulink離線仿真，參數(shù)調(diào)整或算法優(yōu)化，實物控制驗證，各種算法比較并得出結(jié)論--這樣的研究方

3、案和寫作思路，尋找到較為理想的控制算法。 本文在具體研究過程中采取的主要措施有： 1.通過仿真與實驗歸納出LQR算法中Q矩陣及其中元素的選取原則，以表格形式體現(xiàn)，這不僅對實物控制具有指導(dǎo)意義，而且使實物系統(tǒng)的抗擾能力得到提高。 2.將遺傳算法引入到Q矩陣的參數(shù)尋優(yōu)當(dāng)中，經(jīng)過此優(yōu)化策略后提高了LQR算法的自抗擾能力指標(biāo)。 3.通過仿真與實驗歸納出模糊控制中量化因子和比例因子的選取，研究了其對系統(tǒng)性能的影響，