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文檔簡介
1、隨著控制理論的深入研究和發(fā)展,控制理論在科學(xué)研究和實(shí)際工程的應(yīng)用中起到了越來越重要的作用。這些傳統(tǒng)的控制理論和方法大多是圍繞控制系統(tǒng)諸如快速性、穩(wěn)定性和可靠性等控制品質(zhì)的提高而進(jìn)行的設(shè)計(jì)和研究。然而,這些控制理論存在著無法用數(shù)學(xué)模型來精確描述的控制對象或過程,以及只考慮量值與量值之間關(guān)系難以解決的矛盾問題。為了解決控制領(lǐng)域中存在的這些矛盾問題,我國學(xué)者首先提出了可拓控制的思想和方法。 可拓控制理論是在以中國原創(chuàng)學(xué)科“可拓學(xué)”的基
2、元理論、可拓集和可拓邏輯等相關(guān)理論基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的,它以狀態(tài)關(guān)聯(lián)度為核心、從信息轉(zhuǎn)化的角度來研究控制問題??赏乜刂品椒ㄊ菍⒖赏丶险摰难芯渴挛锏霓D(zhuǎn)化關(guān)系的理論與方法應(yīng)用在控制問題的研究上,以控制輸入信息的合格度(關(guān)聯(lián)度)作為確定控制輸出校正量的依據(jù),通過將不合格范圍內(nèi)的控制變量轉(zhuǎn)化到合格范圍內(nèi),從而使控制效果從不滿意轉(zhuǎn)化到滿意。 可拓控制理論一經(jīng)提出,理論方法得到了眾多學(xué)者的關(guān)注和研究,并取得了一系列的研究成果。本文研究的
3、主要目的是使可拓控制器在保證有較好的控制效果前提下,能夠利用簡單的知識(shí)進(jìn)行自學(xué)習(xí)能力,從而設(shè)計(jì)更具普遍意義和簡便性的改進(jìn)的可拓控制算法。 本課題的研究是在前人已有的研究基礎(chǔ)上、針對可拓控制算法參數(shù)調(diào)整復(fù)雜和人為因素介入較多的問題從而結(jié)合影響系統(tǒng)誤差的特征狀態(tài)關(guān)聯(lián)度和狀態(tài)距展開研究的。第一章介紹了進(jìn)行課題研究的背景及意義;第二章的前半部分首先介紹了可拓控制理論中所應(yīng)用到的可拓學(xué)的基本理論知識(shí)、可拓控制的基本概念、結(jié)構(gòu)和原理,其次,
4、介紹了可拓控制器的設(shè)計(jì)及算法的實(shí)現(xiàn);在后半部分,通過對影響系統(tǒng)誤差相關(guān)因素的分析,提出了一種具有更好控制效果和簡單結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的可拓控制算法,并通過對不同控制對象的MATLAB-Simulink控制仿真,分析和比較其控制效果的改進(jìn);在第三章,首先對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行分析和建模,得到其狀態(tài)空間方程,通過性能分析和控制理論研究,基于多變量、復(fù)雜系統(tǒng),本人提出了選取偏差e和偏差微分e的加權(quán)值作為可拓控制的特征量并結(jié)合狀態(tài)距以及能夠描述系統(tǒng)整體特性的
5、狀態(tài)空間描述方法,設(shè)計(jì)了基于最優(yōu)控制LQR的改進(jìn)的可拓控制算法,接下來通過對直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)和吊車-雙擺系統(tǒng)的控制仿真,證明該算法能夠很好的控制該類倒立擺系統(tǒng);在第四章,首次將基于LQR的改進(jìn)的可拓控制算法應(yīng)用到直線二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制中,分析和研究可拓控制對原始復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)際控制能力。 通過上述研究分析,說明改進(jìn)的可拓控制算法在縮短調(diào)節(jié)時(shí)間和減小超調(diào)量等方面有明顯的改進(jìn),從而說明應(yīng)用可拓控制方法實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制,能夠獲得
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