基于特征模型的倒立摆智能自适应控制系统设计

发布时间：2017-10-18 16:03

  本文关键词：基于特征模型的倒立摆智能自适应控制系统设计

  更多相关文章： 特征建模 倒立摆 智能自适应控制 试验设计方法

【摘要】：倒立摆系统是一个典型的单输入多输出非线性高阶次的不稳定系统,是控制理论与控制工程研究中非常复杂值得深入探究的被控对象。倒立摆系统实验可以用来验证控制理论和控制方法的准确性以及实用性。基于特征模型的全系数自适应控制方法是由吴宏鑫院士在1992年提出的一种新型的适用高效的自适应控制方法,其基本思想是将建模与控制要求结合在一起,建立完全符合控制要求的系统特征模型,设计基于该模型的全系数自适应控制律。本课题就是将特征建模理论应用于小车倒立摆系统。首先推导倒立摆系统的理论模型,并用梯度法对特征参数进行有效辨识。然后设计包含黄金分割自适应控制律、逻辑积分控制律、逻辑微分控制率、跟踪控制律在内的智能自适应控制器。接着与试验设计方法相结合用二次最优的自校正黄金分割自适应控制对控制律中的参数进行优化,用MATLAB软件建立仿真模型,调试验证控制效果。最后将所设计的控制算法应用于实际系统并得出实验结果。
【关键词】：特征建模 倒立摆 智能自适应控制 试验设计方法
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.3 本文研究内容15-16
• 第二章 特征模型概述16-22
• 2.1 特征建模的基本概念与定义16
• 2.2 基于特征建模的小车倒立摆控制系统研究历史与现状16-17
• 2.3 特征建模的特点和分类17
• 2.3.1 特征模型的特点17
• 2.3.2 特征建模的分类17
• 2.4 特征建模的可行性17-18
• 2.5 线性定常系统特征建模方法18-19
• 2.6 参数辨识19-20
• 2.7 自适应控制器的设计20-22
• 2.7.1 黄金分割自适应控制律20-21
• 2.7.2 逻辑微分控制律21
• 2.7.3 逻辑积分控制律21
• 2.7.4 维持跟踪控制律21-22
• 第三章 参数优化22-25
• 3.1 自适应控制器的优化22-23
• 3.2 参数自校正自适应控制23-25
• 第四章 实验设计法的应用25-32
• 4.1 实验设计法概述25-26
• 4.1.1 试验设计法25-26
• 4.2 问题描述26
• 4.3 用试验设计法选取数据26-30
• 4.3.1 均匀设计26-29
• 4.3.2 拉丁超立方设计29-30
• 4.4 数据建模30-31
• 4.4.1 基于均匀设计的神经网络建模30
• 4.4.2 基于拉丁超立方设计的神经网络建模30-31
• 4.5 结论31-32
• 第五章 倒立摆系统建模32-46
• 5.1 倒立摆系统硬件介绍32-34
• 5.2 倒立摆系统的组成及分类34-35
• 5.2.1 倒立摆系统的组成34
• 5.2.2 倒立摆系统的分类34
• 5.2.3 倒立摆系统特性34-35
• 5.3 一级倒立摆系统建模过程35-40
• 5.4 二级倒立摆系统的建模40-46
• 5.4.1 MATHEMATIC软件介绍40-41
• 5.4.2 二级倒立摆建模过程41-46
• 第六章 实验结果46-57
• 6.1 MATLAB软件的介绍46
• 6.2 一级倒立摆系统仿真结果46-51
• 6.2.1 直线单阶倒立摆的可控性分析46-47
• 6.2.2 基于特征模型的一阶倒立摆仿真实验47-48
• 6.2.3 特征模型控制与PID控制方法的对比48-51
• 6.3 实时控制实验在一阶倒立摆系统中的应用51-53
• 6.4 二级倒立摆系统仿真实验53-57
• 第七章 总结与展望57-58
• 7.1 全文总结57
• 7.2 未来展望57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文62-63
• 附录63-75

，

本文编号：1055837