模糊控制研究及其在兩輪自平衡小車中的應(yīng)用.pdf

1、隨著模糊控制理論日益完善，模糊控制器逐漸受到科學家們的青睞?；谀：刂埔?guī)則的控制方式使它不需要考慮被控對象精確的數(shù)學模型和復雜性，可以解決許多常規(guī)控制方法難以處理的問題，同時模糊控制性能優(yōu)越，實現(xiàn)起來較為方便。因此得到了廣泛的應(yīng)用。
　　倒立擺系統(tǒng)是一個典型的支點在下重心在上的模型，它具有多個狀態(tài)變量，其強耦合、非線性和自然不穩(wěn)定的特性是研究的重點。同時它豐富和復雜的動力學行為，可以有效的表現(xiàn)出控制過程中的鎮(zhèn)定問題、魯棒性問題等

2、。通過這樣一個系統(tǒng)，可以有效的檢驗各種控制理論和控制算法的有效性，其研究結(jié)果對實際的控制系統(tǒng)具有指導意義。
　　本文的目的是研究設(shè)計性能優(yōu)越的模糊控制器，并應(yīng)用到實際的控制系統(tǒng)中。為此，以單級倒立擺為研究對象，采用牛頓力學法建立其數(shù)學模型，利用SimMechanics工具箱建立其動力學模型。隨后設(shè)計了單一輸入規(guī)則群(SIRMs)動態(tài)加權(quán)模糊控制器，成功的控制了單級倒立擺系統(tǒng)。最后，應(yīng)用該模糊控制器對兩輪自平衡小車進行運動控制，取得

3、了良好的控制效果。
　　論文第一章，簡要論述了模糊控制的起源和研究概況，解釋了模糊控制的原理。第二章，建立了單級倒立擺的數(shù)學模型，分析其穩(wěn)定性、可控性、可觀性。使用SimMechanics工具箱，建立單級倒立擺的動力學模型，并驗證了該模型的有效性。第三章，根據(jù)單級倒立擺系統(tǒng)多狀態(tài)變量的特點，研究并設(shè)計了串、并聯(lián)模糊控制器，在倒立擺實時控制實驗平臺上進行實時控制實驗，獲得了良好的控制結(jié)果。第四章，進一步研究并設(shè)計了SIRMs動態(tài)加權(quán)