環(huán)形二級(jí)倒立擺的穩(wěn)定控制研究.pdf_第1頁(yè)
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1、本文的主要內(nèi)容是對(duì)環(huán)形二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制進(jìn)行研究。倒立擺系統(tǒng)一直以來(lái)都被作為研究對(duì)象來(lái)研究系統(tǒng)非線性、魯棒性等問(wèn)題。研究人員可以通過(guò)對(duì)倒立擺系統(tǒng)的不斷探索和研究,找出一些更優(yōu)的控制方法,使這些控制方法廣泛的應(yīng)用于各種高新科技領(lǐng)域。因此對(duì)倒立擺系統(tǒng)的研究具有重要的意義。論文的主要研究工作如下:
　　闡述了倒立擺系統(tǒng)的發(fā)展歷史及其研究意義,介紹了常用的幾種控制理論方法。根據(jù)拉格朗日原理建立環(huán)形一級(jí)和二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,在平

2、衡位置處將系統(tǒng)進(jìn)行線性化,得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程。利用線性系統(tǒng)的相關(guān)定理檢驗(yàn)倒立擺系統(tǒng)是否穩(wěn)定、是否可控和可觀測(cè),最終可以得出環(huán)形倒立擺系統(tǒng)雖然是自然不穩(wěn)定的,但在平衡點(diǎn)是可控和可觀測(cè)的。
　　本文的重點(diǎn)是針對(duì)環(huán)形二級(jí)倒立擺提出了LQR控制和模糊控制兩種控制方法。LQR控制的核心是選擇合適的狀態(tài)反饋矩陣 K,根據(jù)最優(yōu)控制的知識(shí),由黎卡提矩陣代數(shù)方程得到影響狀態(tài)反饋矩陣的因素,通過(guò) MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)所得到的輸出響應(yīng)曲線判斷各個(gè)性

3、能指標(biāo)是否好,如果控制效果不穩(wěn)定則改變系統(tǒng)中元素值,直到得到一個(gè)穩(wěn)定的響應(yīng)曲線。
　　模糊控制法就是設(shè)計(jì)一個(gè)模糊控制器對(duì)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行仿真。由于環(huán)形二級(jí)倒立擺有6個(gè)狀態(tài)變量,會(huì)出現(xiàn)“規(guī)則爆炸”問(wèn)題,這樣需要建立一個(gè)復(fù)雜的模糊規(guī)則,從而使模糊控制器的設(shè)計(jì)變得困難。所以引入變量融合技術(shù)將輸入變量降維,設(shè)計(jì)了一個(gè)二維的模糊控制器,大大降低了設(shè)計(jì)的難度。再選擇合適的比例因子和量化因子以及控制規(guī)則就完成了控制器的設(shè)計(jì)。最后利用 MATLAB

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