直線倒立擺系統(tǒng)控制算法的研究.pdf

1、倒立擺是一個典型的快速、多變量、非線性、強耦合的自然不穩(wěn)定系統(tǒng)。在控制過程中能反映控制理論中的許多關鍵問題，如鎮(zhèn)定問題、非線性問題、魯棒性問題以及跟蹤問題等。不僅是驗證現(xiàn)代控制理論方法的典型實驗裝置，而且其控制方法和思路對處理一般工業(yè)過程亦有廣泛的用途，因此對倒立擺系統(tǒng)的研究具有重要的理論研究和實際應用價值，相關的科研成果已經(jīng)應用到航天科技和機器人學等諸多領域。
　　 本文以直線倒立擺系統(tǒng)為研究對象，利用固高科技公司提供的直線倒

2、立擺系統(tǒng)控制裝置作為實驗工具，對直線二級、三級倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了研究。具體工作如下：
　　 首先，簡單闡述了倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的意義、倒立擺系統(tǒng)發(fā)展的歷史及其現(xiàn)狀；根據(jù)直線倒立擺系統(tǒng)的特性，利用拉格朗日方程分別建立了直線二級、三級倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學模型，并在各系統(tǒng)的平衡點附近得到了它們的近似線性的狀態(tài)空間方程；應用線性控制理論對二級、三級倒立擺系統(tǒng)做了定性的分析，得出直線倒立擺系統(tǒng)是一個能控、能觀的開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)。

3、　　 其次，本文利用模糊控制算法，設計了一個基于融合函數(shù)的二維模糊控制器。首先詳細介紹了模糊控制器的設計過程，根據(jù)倒立擺系統(tǒng)的特性和控制要求，建立了一個完整的模糊控制器。在Matlab/Simulink中對二級倒立擺系統(tǒng)進行了仿真和實物控制，并將實驗結(jié)果與經(jīng)典PID控制器的控制的結(jié)果進行了對比分析，得出，不論是系統(tǒng)的仿真還是實物控制，模糊控制都取得了很好控制效果，表現(xiàn)出了智能控制的優(yōu)越性。
　　 最后，針對直線三級倒立擺系統(tǒng)，