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《内蒙古工业大学》 2007年
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二级倒立摆系统的模糊控制策略研究

秦毅  
【摘要】: 倒立摆是一个典型的非线性、多变量、高阶次、强耦合、快速和自然不稳定的动态系统,本身含有极其丰富和复杂的动力学行为,是研究各种控制理论和方法的理想对象及典型实验装置。本文以二级倒立摆为研究对象,采用了多种模糊控制方法来解决常规模糊控制器控制性能与规则数之间的矛盾,以期实现二级倒立摆的有效控制。 论文首先论述了模糊控制的基本原理、特点和发展概况,综述了倒立摆控制发展历程和研究现状;介绍了倒立摆系统的结构及工作机理,基于Lagrange方程建立了二级倒立摆的非线性模型,并对其进行线性化及稳定性、能控性、能观性分析。 其次,对现代控制理论、模糊控制、神经网络以及它们之间的互相结合作了较为系统的论述,研究了多种模糊控制方法。基于信息融合技术的模糊控制策略结合线性系统理论中的状态反馈控制方法和信息融合技术,通过设计融合函数降低模糊控制器的输入变量维数,较好地解决了“规则爆炸”问题;基于T-S模型的逐级模糊控制策略结合T-S模糊推理模型和逐级控制思想,选取有效模糊规则,简化多输入情况下的模糊控制器设计;基于自适应神经网络的模糊控制策略利用神经网络的学习能力训练模糊控制器的隶属度函数及其它参数,基于自适应神经网络的模糊推理系统ANFIS来对倒立摆系统进行建模和控制。 最后,在Matlab/Simulink环境下对二级倒立摆进行了大量的仿真研究工作,比较了各种方法的控制效果。结果表明,本文所给出的几种模糊控制策略较好地解决了规则爆炸问题及简化了控制器的设计,取得了较好的控制效果。
【学位授予单位】:内蒙古工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP273.4

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王玉琢;基于模糊神经网络的倒立摆系统控制研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于秀芬,段海滨,龚华军;基于人工神经网络BP算法的倒立摆控制研究[J];兵工自动化;2003年03期
2 杨亚炜,张明廉;倒立摆系统的运动模态分析[J];北京航空航天大学学报;2002年02期
3 宋君烈,肖军,徐心和;倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制[J];东北大学学报;2002年04期
4 刘春生,吴庆宪,邹新生;二级倒立摆的模糊控制[J];电光与控制;2000年04期
5 王仲民,孙建军,岳宏;基于LQR的倒立摆最优控制系统研究[J];工业仪表与自动化装置;2005年03期
6 史晓霞,张振东,李俊芳,杨屹;二级倒立摆系统数学模型的建立及意义[J];河北工业大学学报;2001年05期
7 王卫华;单级倒立摆的专家模糊控制[J];湖北大学学报(自然科学版);1999年02期
8 朱学峰,周文彬,陈华艳;二级倒立摆的TS型逐级模糊神经网络控制[J];华南理工大学学报(自然科学版);2005年02期
9 曲建岭,王磊,高峰;基于信息融合的多输入模糊控制器设计方法[J];测控技术;1999年07期
10 刘曙光,王志宏,费佩燕,王斌;模糊控制的发展与展望[J];机电工程;2000年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 曾(土自);小车—二级摆摆起倒立的仿人智能控制研究[D];重庆大学;2001年
2 郭刚;自适应神经模糊控制策略在倒立摆系统中的研究[D];太原理工大学;2004年
3 孙晓敏;二级倒立摆的加权变量变论域模糊控制[D];内蒙古工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋宝宇;杨春雨;杨东晓;费静;王奎越;;烧结机尾断面图像在线处理与分析方法研究[J];鞍钢技术;2011年03期
2 冯元珍;胡玉峰;;协作控制中常用的矩阵理论[J];安徽职业技术学院学报;2010年03期
3 邢景虎;陈进;;模糊控制在二级倒立摆系统中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年03期
4 夏美娟;梁雪春;;基于LM-BP网络的南水北调东线源头水质综合评价[J];安徽农业科学;2011年32期
5 韦韫;邵陆寿;;变量施药系统电机调速的仿真研究[J];现代农业科技;2006年06期
6 张奇;缸明义;;基于混沌变量的模糊控制器设计[J];安徽科技学院学报;2011年02期
7 吴文进;葛锁良;;基于LQR最优调节器的二级倒立摆控制系统[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年02期
8 李彦梅;张三刚;;Matlab在《自动控制原理》教学中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年02期
9 程媛媛;蒋威;;广义系统能控和能观等价的若干条件[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2012年02期
10 李宇成;朱兴;郑兴凯;阴亮;;基于LQR算法的三级倒立摆控制系统的仿真研究[J];北方工业大学学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孟庆金;权悦;景绍洪;;热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 陈万义;;传递函数矩阵零空间的最小多项式基和亏数[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 李丹;周传心;韩忠旭;;高阶不等容环节代数等价观测器转换方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 李光辉;;双离合器自动变速汽车换挡过程离合器模糊控制策略研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 阮晓钢;刘江;狄海江;李欣源;;两轮自平衡机器人设计及LQ控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 王莉;沈捷;;基于减法聚类的模糊神经网络在水处理过程建模中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 孙衢;王永玉;;基于云模型的非线性系统智能滑模控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 田行伟;石莹;;带相关噪声的非方广义系统降阶Kalman递推滤波器[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
9 马良玉;盖银平;史振兴;;600MW超临界锅炉过热汽温反馈补偿神经网络逆控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
10 姜军伟;赛英;卢玉静;;基于模糊神经网络的企业绩效评价模型研究[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年
2 宋清昆;自适应结构优化神经网络控制研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
3 王丽君;基于信号处理的氢燃料发动机优化控制[D];解放军信息工程大学;2010年
4 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
5 张红良;陆用高精度激光陀螺捷联惯导系统误差参数估计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 关丽荣;基于反推技术的永磁直线同步电机控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
7 田毅;电动汽车运行状态识别及HEV控制策略研究[D];北京交通大学;2010年
8 张晓辉;云理论和数据挖掘在水上安全分析中的应用[D];大连海事大学;2011年
9 何映思;模糊推理方法及模糊逻辑形式系统研究[D];西南大学;2011年
10 潘超;数控机床直线电驱进给系统控制技术及动态特性研究[D];江苏大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
2 王义;随机系统的稳定性控制[D];山东科技大学;2010年
3 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
4 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 迟子孟;非线性系统降维观测器设计研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
6 黄磊;模糊控制技术在热风炉温控系统中的应用研究[D];长春理工大学;2010年
7 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
8 陶俊剑;基因表达式编程在神经网络中的应用研究[D];广西师范学院;2010年
9 徐玉颖;气垫式流浆箱智能解耦控制系统[D];浙江理工大学;2010年
10 刘健洪;基于ARM和CAN总线的染色机温度控制系统研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李宇成;朱兴;郑兴凯;阴亮;;基于LQR算法的三级倒立摆控制系统的仿真研究[J];北方工业大学学报;2006年03期
2 秦毅;王生铁;张计科;;基于T-S模型二级倒立摆的逐级模糊控制[J];工业控制计算机;2008年03期
3 朱伟兴,马长华,毛罕平,李萍萍;比例因子的选择对模糊控制器鲁棒性的影响[J];江苏理工大学学报(自然科学版);2001年02期
4 李丽娟,赵英凯,胡盛祥;自适应神经网络模糊控制在倒立摆中的应用[J];南京工业大学学报(自然科学版);2004年06期
5 过润秋;洪旭;苏旺旺;;基于模糊控制理论的二级倒立摆控制算法[J];西安电子科技大学学报;2006年01期
6 程福雁,钟国民,李友善;二级倒立摆的参变量模糊控制[J];信息与控制;1995年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 吴文进;模糊神经网络在二级倒立摆控制系统中的应用研究[D];合肥工业大学;2006年
2 高磊;基于多级倒立摆的智能控制方法研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
3 刘春涛;倒立摆系统的鲁棒控制研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
4 周端;倒立摆系统控制方法研究[D];华中科技大学;2007年
5 张志坤;基于模糊神经网络的倒立摆控制技术研究[D];扬州大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘志龙;潘玉民;;倒立摆系统的PID与模糊神经网络控制[J];电脑知识与技术;2012年13期
2 武俊峰;张继段;;两轮自平衡机器人的LQR改进控制[J];哈尔滨理工大学学报;2012年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨亚炜,张明廉;三级倒立摆的数控稳定[J];北京航空航天大学学报;2000年03期
2 何彦彦,沈程智;三级倒立摆系统的可控性与可观性分析[J];北京航空航天大学学报;1996年05期
3 宋君烈,肖军,徐心和;倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制[J];东北大学学报;2002年04期
4 郭钊侠,方建安,苗清影;倒立摆系统及其智能控制研究[J];东华大学学报(自然科学版);2003年02期
5 阮晓钢;潘铁宝;;自学习模糊控制系统的研究与实现[J];电气传动;1992年01期
6 李英姿,张飞舟;基于神经网络的自适应标模糊控制[J];电子技术应用;1999年11期
7 张飞舟,沈程智,范跃祖;利用单片机实现智能控制[J];电子技术应用;1998年09期
8 黄苑虹,梁慧冰;从倒立摆装置的控制策略看控制理论的发展和应用[J];广东工业大学学报;2001年03期
9 强明辉,周鹏,李娟,邵常英;利用遗传算法优化线性二次型调节器(LQR)[J];甘肃工业大学学报;1998年04期
10 史晓霞,张振东,李俊芳,杨屹;二级倒立摆系统数学模型的建立及意义[J];河北工业大学学报;2001年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 庄开宇;变结构控制理论若干问题研究及其应用[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 曾(土自);小车—二级摆摆起倒立的仿人智能控制研究[D];重庆大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜海波;张天平;;一类非线性离散系统的直接自适应模糊控制[J];控制理论与应用;2006年06期
2 李志伟;徐宇;;基于模糊自适应控制的数控机床伺服系统设计及仿真[J];林业机械与木工设备;2008年05期
3 张奇;缸明义;;基于混沌变量的模糊控制器设计[J];安徽科技学院学报;2011年02期
4 钱荣华;;一类相似组合系统分散自适应模糊控制[J];宁波职业技术学院学报;2009年05期
5 李成栋;易建强;;基于先验知识的单输入规则模块连接区间二型模糊控制器的设计[J];东南大学学报(自然科学版);2009年S1期
6 陈富国;邓冠男;谭彦华;;一种改进的三级倒立摆变论域模糊控制器设计[J];控制理论与应用;2010年02期
7 杨桂华;陈静;;倒立摆的自调整模糊控制器设计及稳定性分析[J];制造业自动化;2010年09期
8 朱卫华;陆荣双;杨文龙;;采用遗传算法优化的模糊控制系统[J];兵工自动化;2006年08期
9 丁肇红;阮俊瑾;舒光伟;;基于S-M型的倒立摆串级模糊控制系统设计[J];微计算机信息;2009年34期
10 齐国元,陈增强,袁著祉;倒立摆系统自适应高阶微分反馈控制(英文)[J];控制理论与应用;2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张惠艳;张天平;顾海军;;一类不确定非线性系统的自适应模糊控制[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
2 师五喜;;一类非线性离散时间系统直接自适应模糊控制[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
3 裔扬;张天平;陈晶;;一类非线性系统的自适应模糊控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
4 彭永红;陈统坚;周泽华;;非最小相位时变加工过程的自适应模糊控制[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
5 张天平;朱清;杨月全;;一类不确定非线性系统的自适应模糊控制[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
6 朱清;张天平;杨月全;;一类多输入多输出系统的自适应模糊变结构控制[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
7 韩存武;马晓军;文传源;;一类非最小相位非线性系统的直接自适应控制[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
8 许建强;袁震东;;基于小波网络的非线性离散系统稳定自适应控制[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
9 李洪全;王京;;基于粒子群算法的自适应PID控制[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年
10 杜涛;符曦;;基于模糊集理论的直流电动机自适应控制器的设计[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 武铠 通讯员 王志岐;吴宏鑫:掌控无限 研究无涯[N];中国航天报;2004年
2 羌菊兴 舒萦 凌鹰鹤 罗文钦(作者单位:宝钢集团宝钢股份公司);自适应控制技术确保精确轧制[N];中国冶金报;2005年
3 本报记者 王笑梅;为了“中国制造”更完美[N];辽宁日报;2009年
4 武铠 王志岐;情系航天[N];大众科技报;2005年
5 本报记者  张少晨;06款梅赛德斯-奔驰Viano上市[N];中国工业报;2006年
6 中国网络通信集团公司江苏省分公司 梁文斌;通信机房节能降耗前景广阔[N];人民邮电;2008年
7 张建辉 吴松;TD—SCDMA积跬步 HSDPA以致千里[N];通信产业报;2005年
8 席秀梅;奔驰高端MPV进军中国[N];中国交通报;2006年
9 ;透过CIMT2007 认识我国机床工业[N];机电商报;2007年
10 记者 陈锋;宇通集团出口创汇“东成西就”[N];郑州日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王海瑞;密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程控制策略研究[D];昆明理工大学;2007年
2 丛佩超;空间机械臂抓取目标的碰撞前构型规划与控制问题研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 王红睿;一类欠驱动系统输出跟踪控制问题的理论和方法研究[D];吉林大学;2009年
4 马博军;欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统研究[D];南开大学;2009年
5 于佳丽;递归神经网络的连续吸引子与模糊控制[D];电子科技大学;2009年
6 瞿少成;不确定系统的滑模控制理论及应用研究[D];华中科技大学;2005年
7 唐建林;基于模型的液压六自由度运动平台自适应控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 张松涛;模糊多模型船舶运动控制系统的研究[D];大连海事大学;2006年
9 张克勤;滑模变结构控制理论及其在倒立摆系统中的应用研究[D];浙江大学;2003年
10 王玉坤;自适应逆控制及其应用的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 秦毅;二级倒立摆系统的模糊控制策略研究[D];内蒙古工业大学;2007年
2 王孝莉;倒立摆智能控制系统的研究[D];山东大学;2007年
3 狄艳坤;神经网络技术在倒立摆系统中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 焦灵侠;模糊控制在倒立摆系统中的应用研究[D];西安工业大学;2010年
5 王玉琢;基于模糊神经网络的倒立摆系统控制研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 孟巍;遗传算法在倒立摆模糊控制系统中的应用研究[D];合肥工业大学;2007年
7 汪涛;模糊神经网络控制在单级倒立摆系统中的应用[D];合肥工业大学;2004年
8 吴善永;基于倒立摆系统的控制算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
9 徐静;旋转式倒立摆的稳定控制研究[D];山东大学;2009年
10 岳春然;基于模糊控制算法的倒立摆系统的研究[D];北方工业大学;2009年
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