基于模糊控制的倒立摆研究

陕西科技大学

硕士学位论文

基于模糊控制的倒立摆研究

姓名：陈源梅

申请学位级别：硕士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：郑恩让

20070501

基于模糊控制的倒立摆研究

摘要

倒立摆系统是一个典型的单输入多输出、多变量、非线性、强耦合、自

然不稳定的高阶系统。倒立摆系统是研究控制理论的一种典型的实验装置，它不仅具有生动直观的教学特点，在研究方面同样具有重要的价值。研究倒立摆系统除了很强的理论意义，同时也具有深远的实践意义，在研究双足机器人直立行走、火箭发射过程的姿态调整和直升机飞行控制领域中有重要的现实意义，相关的科研成果已经应用到航天科技和机器人学等诸多领域。本论文主要完成以下内容：

分析了倒立摆系统的组成、工作机理及特性分析，在此基础上运用牛顿

一欧拉方法建立了直线倒立摆系统的数学模型，并进行了定性分析。

运用变量分组的方法完成倒立摆模糊控制器的设计。即在控制结构上采

用将一个复杂的多输入．单输出的模糊控制器，分解成若干个较为简单的多输入．单输出的模糊控制器。

分析直线倒立摆ＬＱＲ控制的设计方法，完成倒立摆的ＬＱＲ控制器的设

计，并通过ＭＡＴＬＡＢ编程对比仿真，实现了倒立摆的最优控制并找出倒立摆ＬＱＲ控制方法中Ｑ和Ｒ的有效取值办法。

根据Ｔ－Ｓ模糊系统的原理建立了直线倒立摆系统的Ｔ－Ｓ模型，并运用并

行分布补偿控制原理（ＰＤＣ）完成了控制器的设计，分别对连续型Ｔ－Ｓ模型的直线倒立摆控制系统和连续不确定型Ｔ－Ｓ模型的直线倒立摆控制系统进

行了仿真研究，验证了本文设计的模糊控制器可以实现对倒立摆系统的稳定控制，以及设计方法的有效性。

关键词：倒立摆，模糊控制，Ｔ－Ｓ，线性二次型调节器（ＬＱＲ）ＩＩ

ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＩＮＶＥＲＴＥＤＰＥＮＤＵＬＵＭＳＹＳＴＥＭ

ＢＡＳＥＤｏＮＦＵＺＺＹＣｏＮＴＲｏＬ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

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Ｔｈｅｐａｐｅｒｈａｓ

ｕｓｉｎｇｆｉｎｉｓｈｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｄｔｈｅｗａｙｏｆｖａｒｉａｂｌｅｇｒｏｕｐｉｎｇ，ｔｈａｔｉｓ，ｄｉｖｉｄｉｎｇｏｎｅｐｅｎｄｕｌｕｍ，ｂｙ

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ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｆｉｎｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ（ＰＤＣ）ｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ．Ａｔｌａｓｔ，ｉｔｆｉｎｉｓｈｅｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓＴ－Ｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｄｐｅｎｄｕｌｕｍａｎｄｎｏｎ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ，ａｎｄｖａｌｉｄａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ

ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．ｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎＷａｓ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｄｐｅｎｄｕｌｕｍ，呦ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｔ－Ｓ，ＬＱＲＩＶ

基于模糊控制的倒立摆研究

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原创性声明

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论文作者签名：隧退堑日期：２ＱＱＺ生』旦

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论文作者签名：睦退塑导师签名：期：２００Ｚ生∥月

基于模糊控制的倒立摆研究

ｌ绪论

本章阐述了倒立摆系统的相关研究背景及实际意义，介绍了倒立摆系统在工程实际中的应用及研究现状，总结了近几年来国内外对倒立摆系统的研究进展和取得的成果，指出了倒立摆系统研究发展的趋势及进行研究的必要性 …… 此处隐藏：2346字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……