基于模糊逻辑的多级倒立摆控制系统研究

发布时间：2024-05-25 00:51

　　倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的自然不稳定高阶系统。实现倒立摆的精确控制对工业复杂对象的控制有着不可估量的工程应用价值,同时倒立摆的研究在双足机器人行走、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。本文以固高直线倒立摆系统为研究对象,主要采用模糊逻辑控制理论研究了多级倒立摆控制系统的仿真和实物实现问题。论文主要工作如下: 1.分析了倒立摆系统的组成结构和运动特性,采用拉格朗日方法和牛顿-欧拉方法分别建立了二级倒立摆和三级倒立摆系统的数学模型,接着对倒立摆系统进行了定性分析,证明了倒立摆系统的开环系统是不稳定的,但在平衡点附近是完全能控和能观测的,同时阐明了三级倒立摆的相对能控度比二级小很多,说明其控制难度更大。 2.对二级倒立摆,设计了极点配置反馈控制器和线性二次型最优状态反馈控制器;阐述了基于系统理想闭环响应曲线法制定模糊控制规则库的思想,减少了以往依靠专家经验或熟练操作工人的实际经验制定控制规则库带来的主观性误差,在此基础上获取了倒立摆模糊控制规则库。详细阐述了二级倒立摆系统的基于状态变量合成的模糊控制器和状态变量分层模糊控制器的设计思想和...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1模糊控制系统的基本构架F19.2.1ElementaryframeoffuZZ)eontrolsystem

2.3.1.1模糊逻辑控制系统的组成模糊控制属于计算机数字控制的一种形式，因此，模糊控制系统的组成类似于一般数字控制系统，其基本原理框图如图2.1所示。厂一~一一~~一~-一~~~~一~-一~一~~一~-一一一~一一_一二一知裤:_…一一....

图3.n小车受力情况

图3.n小车受力情况F19.3.11Foreebearingofeart.16)代入(3.15)并注意式(3.7)，可以得到描述小车运a。‘+艺a，eos只交·、一f0‘+艺a，sin只必J二12=1、(3.11)、(3.14)、(3.17)，可以得到描述三级倒私(‘)艺二H:(....

图5.19基于E和EC的输出函数y(E，EC)的三维映射曲面

一612l一6n︶l一6一l一，J一I一，︸一，二一r。一]图5.18论域Z上的模糊划分的峰点F19.5.18PeakPointoffozZyPartitiononuniverseZ表5.3基于E和君C的模糊控制规则表Tab.5.3Fu乙马ruletablebasedonEand....

图66二级倒立摆稳定时的照片

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本文编号：3981463