一级倒立摆的模糊控制系统设计毕业论文.doc

一级倒立摆的模糊控制系统设计毕业论文.doc:..一级倒立摆的模糊控制系统设计毕业论文目录摘要 错误!未定义书签。Abstract 错误!未定义书签。第1章绪论 3第2章倒立摆的数学模型 7第3章模糊控制 13第4章模糊控制系统设计 144」模糊控制器的基本结构和组成 ■单输出模糊控制器结构 ■多输出模糊控制器 、量化因子、比例因子的选择 22第5章MATLAB仿真研究 235」MATLAB软件的介绍 —级倒立摆模糊控制系统仿真 34结论 35参考文献 37致谢 错误!未定义书签。附录 错误!未定义书签。,麻省理工大学电机工程系设计岀单级倒立摆系统这个实验设备。后来在此基础上,人们又进行拓展,产生了各式各样的倒立摆:有悬挂式倒立摆、平行倒立摆、环形倒立摆、平面倒立摆;倒立摆的级数有一级、二级、三级、四级乃至多级;倒立摆的运动轨道可以是水平的,也可以是倾斜的⑴。倒立摆系统已成为控制领域中不可或缺的研究设备和验证各种控制策略有效性的实验平台,本设计主耍针对直线倒立摆进行研究。冃前,国内外专家学者主要研究一下两个方向:(1)倒立摆系统的稳定控制研究;(2)倒立摆的白起摆控制研究。就目前的结果來看大部分有集屮在第一个方面,即倒立摆控制系统的稳定性研究。FI前大致方法分为:线性控制,预测控制,智能控制三大类。现阶段几种较为广泛的控制方法为:PID控制,状态反馈控制,线性二次型(LQR),模糊控制等[2】。在研究倒立摆这类多变量非线性系统的模糊控制时,一个难题就是规则爆炸(RuleEPxofsino),—级倒立摆的控制涉及的状态变量共有4个,每个变量的论域作7个模糊集的模糊划分,这样,完备的推理规则库会包含74=2401个推理规则;而对于二级倒立摆有6个状态变量,推理规则会达到76=117649,显然如此多的规则是不可能实现的。为了解决这个问题,提出双闭环的倒立摆模糊控制方案,内环控制倒立摆的角度,外环控制倒立摆的位移。将这一方法推广到倒立摆控制系统屮,并提出两种模糊串级控制方案,用来解决倒立摆这类多变量系统模糊控制时的规则爆炸问题。应用分级思想,将x,;,&,$4个状态变量分成两个子系统,分别用两个模糊控制器控制,然后来协调子系统Z间的相互作用。本文模仿人类简化问题的思路,将单一的复杂控制策略转化为多级简单控制策略嵌套,通过分离变量的方法设计末控制器⑶。,1966年schaefet和cannon应用bang-bang控制理论,将一个曲轴稳定丁•倒置位置。在60年代后期,作为一个典型的不稳定严重非线性和快速性系统的控制能力,受到世界各国许多科学家的重视,从而用不同的控制方法控制不同类型的倒立摆,成为具有挑战的课题之一。直到70年代初,用状态反馈理论对不同类型的倒立摆问题进行了较为广泛的研究,虽然在许多方面都取得了较为满意的效果,但其控制方法过多地依赖于线性后的数学模型,故对一般工业过程特别是数学模型变化或不清晰的对象缺乏指导性的意义。在80年代后期,随着模糊控制理论的快速发展,用模糊控制理论控制倒立摆也受到广泛重视,其目的在于检验模糊控制理论对快速、绝对不稳定系统适应能力。由于模糊控制理论目前尚无简单实用的方法处理多变量问题,故用合适的方法处理一级倒立摆多变量之间的关系,仍是模糊控制理论一级倒立摆的中心