倒立擺系統(tǒng)控制算法研究.pdf

1、倒立擺是機(jī)器人技術(shù)、智能控制、計(jì)算機(jī)控制等領(lǐng)域和技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，它的被控系統(tǒng)是一個(gè)絕對不穩(wěn)定、高階次、多變量、強(qiáng)耦合和強(qiáng)魯棒性的非線性系統(tǒng)。在控制過程中，倒立擺系統(tǒng)能夠有效反映控制中的許多問題，諸如非線性問題、魯棒性問題、隨動(dòng)問題、鎮(zhèn)定問題以及跟蹤問題等，所以可將倒立擺系統(tǒng)作為一個(gè)被控系統(tǒng)用于驗(yàn)證某一理論的正確性及實(shí)際應(yīng)用中的可行性。
　　 本文主要采用模糊控制、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制和變結(jié)構(gòu)控制等方法針對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行控制器的

2、設(shè)計(jì)。首先，介紹了倒立擺系統(tǒng)的控制規(guī)律和運(yùn)動(dòng)模態(tài)，在此基礎(chǔ)上建立了它的數(shù)學(xué)模型。對數(shù)學(xué)模型在平衡點(diǎn)附近對系統(tǒng)進(jìn)行了線性化處理，得到了系統(tǒng)的線性化模型，并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能控性進(jìn)行了分析。在利用模糊控制理論對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定控制時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)規(guī)則爆炸的問題，故在本文中提出了融合函數(shù)的概念，利用這個(gè)函數(shù)可以大大簡化模糊控制器的復(fù)雜程度。此外，還提出了一種新的智能控制方法，這種控制方法將最優(yōu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)方法充分結(jié)合在一起

3、。首先利用最優(yōu)控制對倒立擺系統(tǒng)的多個(gè)輸入變量進(jìn)行綜合，減小輸入變量的個(gè)數(shù)；再采用BP算法與梯度下降法結(jié)合的混合算法利用已經(jīng)獲得的客觀輸入輸出數(shù)據(jù)組對模糊控制器的隸屬函數(shù)形狀和控制規(guī)則進(jìn)行修正，提出一種基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊推理系統(tǒng)來對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。仿真結(jié)果表明，基于這種方法的倒立擺控制系統(tǒng)具有很好的魯棒性，它的控制效果優(yōu)于一般的模糊控制器。針對直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)具有非線性特性采用了滑模變結(jié)構(gòu)控制方法。對滑動(dòng)模態(tài)存在條件、到