模糊仿人智能控制在倒立擺系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、仿人智能控制技術(shù)因具有獨特的多模態(tài)切換、開閉環(huán)控制相結(jié)合等特點，已經(jīng)形成了比較完善的理論體系和比較系統(tǒng)的設(shè)計方法，逐漸發(fā)展成為一個獨立的研究分支。近年來，PID控制、遺傳算法控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等方法被應(yīng)用于仿人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計中，促進(jìn)了仿人智能控制更加快速的發(fā)展。
　　 本文在系統(tǒng)地分析了仿人智能控制原理和模糊邏輯控制原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合兩者多年的研究成果，提出一種新型的模糊仿人智能控制方法。這種新型的控制方法立足于仿人智能控制

2、方法和模糊控制方法的交叉融合研究，將模糊控制應(yīng)用于仿人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計中，充分利用兩種控制方式的優(yōu)點來優(yōu)化控制器的設(shè)計，既能有效解決控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性之間的矛盾，又能使系統(tǒng)具有良好的抗隨機(jī)干擾的能力。理論聯(lián)系實際，將模糊仿人智能控制方法應(yīng)用于控制領(lǐng)域的經(jīng)典難題——直線一級、二級倒立擺系統(tǒng)的自擺起倒立穩(wěn)定的控制中，驗證方法的有效性。
　　 以“仿人”、“人-機(jī)結(jié)合”、“定性-定量結(jié)合”為指導(dǎo)思想，把直線一級、二級倒立

3、擺系統(tǒng)的自擺起倒立穩(wěn)定過程簡化為復(fù)雜任務(wù)的分解、基于特征的對象模型的建立、由智能基元組成的多控制指標(biāo)的實現(xiàn)等實現(xiàn)步驟，分階段全面分析了其中的設(shè)計與實現(xiàn)方法，對總的控制模態(tài)和與之相對應(yīng)的多模態(tài)控制策略分別進(jìn)行總結(jié)，力圖為倒立擺系統(tǒng)的自擺起倒立穩(wěn)定控制建立更加具有廣泛意義的模糊仿人智能控制體系。為了避免兩控制器切換過程中產(chǎn)生不必要的擾動，提出能夠進(jìn)一步模擬人類智能的實現(xiàn)過程——“平滑”切換的理念，滿足切換條件后仿人智能控制器自動切換為模糊控

4、制器，實現(xiàn)倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。通過在Matlab環(huán)境下利用Simulink仿真工具構(gòu)造直線一級、二級倒立擺系統(tǒng)以及分別針對上述兩系統(tǒng)的模糊仿人智能控制器的非線性模型，建立兩個總體仿真系統(tǒng)圖，測試控制效果。仿真結(jié)果表明，該方法行之有效，可以使直線一級、二級倒立擺系統(tǒng)實現(xiàn)自擺起倒立穩(wěn)定，保證擺桿快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的運動到平衡位置附近的同時，又抑制了控制器切換瞬間外界干擾對擺桿角度造成劇烈變化的現(xiàn)象。進(jìn)一步證明了理論分析的正確性和設(shè)計方法的有