直線倒立擺的穩(wěn)定控制研究.pdf

1、直線倒立擺是一個(gè)典型的快速、多變量、非線性和本質(zhì)不穩(wěn)定系統(tǒng).在控制過程中,它能有效的反映諸如穩(wěn)定性、魯棒性、隨動(dòng)性及跟蹤等控制中的關(guān)鍵問題,是檢驗(yàn)各種控制理論和算法的理想模型,對倒立擺系統(tǒng)的研究具有重要的理論價(jià)值.本文采用Matlab RTW實(shí)時(shí)工具箱構(gòu)建實(shí)時(shí)控制平臺(tái),將Simulink仿真模型下載到目標(biāo)實(shí)時(shí)內(nèi)核中運(yùn)行,驅(qū)動(dòng)外部硬件設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對倒立擺的實(shí)時(shí)控制.論文以深圳固高公司直線倒立擺為研究對象,進(jìn)行了不同控制算法的研究和實(shí)驗(yàn),并得

2、出了相應(yīng)的結(jié)論.主要研究內(nèi)容如下: 1) 介紹了倒立擺控制的背景和研究現(xiàn)狀,同時(shí)對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行建模,并推導(dǎo)出了倒立擺模型的狀態(tài)空間表達(dá)式； 2) 研究了基于留優(yōu)遺傳算法的直線倒立擺最優(yōu)控制方法,實(shí)現(xiàn)了二級倒立擺的最優(yōu)控制； 3) 研究了自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Adaptive Neural-Fuzzy lnference System,ANFIS)控制,并將其用于倒立擺的控制； 4) 介紹了支持向量機(jī)理

3、論與支持向量機(jī)回歸的原理,將支持向量機(jī)用于模糊規(guī)則的提取、簡化,構(gòu)造出支持向量機(jī)模糊推理系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)了對倒立擺的控制.通過與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的比較證明了該方法的有效性和可行性. 研究發(fā)現(xiàn),基于留優(yōu)遺傳算法的最優(yōu)控制在計(jì)算和工程上實(shí)現(xiàn)容易,目前在倒立擺控制系統(tǒng)中應(yīng)用普遍,但該方法依賴于系統(tǒng)的線性化模型,對于復(fù)雜的工業(yè)過程無法獲得線性模型的對象則無能為力；ANFIS可辨識本質(zhì)非線性系統(tǒng),用混合學(xué)習(xí)算法調(diào)節(jié)前件參數(shù)和后件參數(shù),收斂速度快,