收藏本站
《燕山大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于模糊神经网络的三级倒立摆稳定控制研究

田力勇  
【摘要】:倒立摆是一种典型的高阶次、多变量、不稳定、强耦合的非线性系统,是检验各种新型控制理论和方法有效性的实验装置。模糊神经网络将模糊逻辑和神经网络适当地结合起来,吸取两者的长处,形成了性能优越的控制结构,是现代智能控制领域研究的热点方向之一。本文以三级倒立摆为研究对象,以模糊神经网络为理论基础,深入研究了三级倒立摆的稳定控制技术及模糊神经网络在控制多变量系统时所遇到的“规则组合爆炸问题”,并提出解决方案。 首先,分析了三级倒立摆的组成结构和运动特性,采用拉格朗日方法建立了系统的数学模型并在Simulink环境下搭建了系统完全的、精确的、非线性的仿真模型。 其次,设计了三级倒立摆模糊神经网络控制器,使用状态变量合成法来降低模糊规则数目,引入输入变量相对变论域思想提高控制精度。将此控制器与LQR控制器、常规模糊控制器在Matlab/Simulink环境下进行仿真对比研究,结果表明基于输入变量相对变论域的模糊神经网络控制器具有更好的控制品质。 最后,针对状态变量合成法减少模糊规则数目的不足之处,本文在对各状态变量进行重要度分析的基础上又提出了两种基于优先变量的改进方案。第一种是根据“抓大放小”原则,对控制器结构进行改进:基于误差前馈补偿的模糊神经网络控制;第二种是结合云模型理论,对规则设计方法进行改进:基于优先规则的模糊神经网络控制。改进的方案适用于状态变量可按性质和重要程度划分的多变量系统控制,可在不合成输入变量的条件下减少模糊控制规则数目,更有利于结合专家的控制经验。研究结果表明改进方案具有更为优良的鲁棒性和非线性适应能力。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP13

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈拥军,张凤翥,蒋大明;模糊控制与神经控制的比较[J];北方交通大学学报;1999年02期
2 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
3 王广雄,张静,罗晶,许万平;倒立摆的模型和控制问题[J];电机与控制学报;2004年03期
4 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(自然科学版);2002年04期
5 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
6 李德毅;三级倒立摆的云控制方法及动平衡模式[J];中国工程科学;1999年02期
7 赵文杰,张丽娟,刘延泉,刘玉燕;基于模糊加权的倒立摆混合控制[J];控制理论与应用;2004年05期
8 郑科,徐建明,俞立;基于T-S模型的倒立摆最优保性能模糊控制[J];控制理论与应用;2004年05期
9 张飞舟,范跃祖,沈程智,李德毅,陈晖;利用云模型实现智能控制倒立摆[J];控制理论与应用;2000年04期
10 李洪兴;Fuzzy控制的本质与一类高精度Fuzzy控制器的设计[J];控制理论与应用;1997年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王强;基于自适应神经模糊推理的倒立摆控制研究[D];南京理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘武发,蒋蓁,龚振邦;超小型固定翼飞行器飞控系统研究[J];郑州大学学报(工学版);2003年03期
2 周力,崔祎;一种带折衷因子的FUZZY控制器的研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年03期
3 田丽,曹安照;自适应模糊神经网络在某电力公司一产用电量预测中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年04期
4 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
5 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
6 崔红梅,谷云东,孙魁明,李洪兴;关于状态变权公理体系的注记[J];北京师范大学学报(自然科学版);2004年01期
7 杨昔阳,尤晴曦,李洪兴;基于变论域理论的自动倒车控制[J];北京师范大学学报(自然科学版);2005年04期
8 王志新;谷云东;王加银;宋雯彦;;双容水箱上的几种液位控制实验及被控对象的数学模型[J];北京师范大学学报(自然科学版);2006年02期
9 李延沐,袁鹏,牟磊,李彦明;基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的变压器超高频局部放电模式识别[J];电工电能新技术;2005年04期
10 程其云,孙才新,张晓星,周湶,杜鹏;以神经网络与模糊逻辑互补的电力系统短期负荷预测模型及方法[J];电工技术学报;2004年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘长虹;赵礼辉;刘新田;黄虎;;基于ANFIS的桥式起重机焊接箱形梁疲劳裂纹扩展预测[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
2 张凯;姚建刚;李伟;贺辉;院晓涛;;负荷预测中温度热累积效应分析模型及处理方法研究[A];中南七省(区)电力系统专业委员会第二十二届联合学术年会论文集[C];2007年
3 陈武;邓忠华;程善美;;高性能模糊控制器的研究[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
4 邴志刚;孙维;崔世钢;;基于多模糊推理的非线性系统间接自适应模糊控制[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
5 王惠姣;薛安克;;鲁棒H_∞最优控制两级倒立摆[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
6 郑艳;井元伟;;基于T-S模型的倒立摆系统鲁棒控制[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
7 张雪峰;张庆灵;任俊超;;基于TrueTime工具箱的倒立摆网络控制系统仿真[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
8 李祖枢;谭智;王育新;张华;;斜轨道上小车二级摆摆起倒立实时控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
9 李晔;;基于遗传算法和神经网络的二级倒立摆控制系统[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
10 任胜兵;喻寿益;;一种正交基模糊神经网络的研究[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田勇;高精度模糊控制策略研究及应用[D];河海大学;2006年
2 曹恒;基于模糊逻辑的内燃机车大功率柴油机智能控制系统的研究[D];大连理工大学;2000年
3 杨启文;计算智能及其工程应用[D];浙江大学;2001年
4 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
5 何斌;医用微型机器人动力学建模及其行为智能控制研究[D];浙江大学;2001年
6 杭勇;柴油发动机控制模型及控制算法的设计与仿真研究[D];江苏大学;2002年
7 薛洁;模糊自调整二自由度PID控制器及在磨矿分级中的应用[D];昆明理工大学;2002年
8 李志伟;偏序集上的蕴涵代数[D];首都师范大学;2002年
9 汤永川;关于不确定性推理理论与知识发现的研究[D];西南交通大学;2002年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛平贞;Windows环境下倒立摆控制及实验程序开发[D];武汉大学;2005年
2 何映思;模糊控制的模糊推理算法研究[D];西南师范大学;2005年
3 董翠玲;二级倒立摆的稳定控制[D];西北工业大学;2005年
4 王捷;点焊智能控制系统研究[D];西北工业大学;2005年
5 魏晓峰;非线性系统观测器设计及其在倒立摆控制中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
6 张姝;倒立摆网络控制系统的研究及实现[D];浙江大学;2005年
7 张建海;单片机控制的二级倒立摆系统的研究[D];河北工业大学;2005年
8 冯波;多传感器信息融合技术的研究[D];南京航空航天大学;2004年
9 李灏荃;遗传算法及神经网络在数据融合中的应用[D];西安电子科技大学;2001年
10 梅华;模糊预测控制在电厂热工过程控制中的应用[D];华北电力大学;2002年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 张飞舟,陈伟基,沈程智;拟人智能控制三级倒立摆机理的研究[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
5 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(自然科学版);2002年04期
6 么健石,侯祥林,徐心和;基于动态设计变量优化算法的非线性模型参数估计[J];东北大学学报(自然科学版);2004年02期
7 么健石,龙德,徐心和;基于动觉图式的平面倒立摆摆起控制[J];东北大学学报(自然科学版);2005年06期
8 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
9 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
10 杨贵杰,孙力,孙立志,陆永平,高苏华;无刷直流电动机直接驱动系统动态特性分析[J];电机与控制学报;2000年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李志;模糊神经推理系统—ANFIS在散货船运力预测中的应用研究[D];大连海事大学;2000年
2 贾荣丛;基于双足机器人的倒立摆系统的研究[D];山东大学;2007年
3 陈桂强;仿人智能控制器的参数优化与结构自动设计[D];重庆大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张绍德,王志营,陈正;基于自适应模糊神经网络的二阶惯性纯滞后系统研究[J];电气传动自动化;1997年02期
2 王耀南;基于遗传算法的模糊神经控制及其应用[J];高技术通讯;1997年03期
3 赵国强;模糊神经网络控制器的设计与仿真[J];辽宁工程技术大学学报;1998年06期
4 达飞鹏,宋文忠;基于模糊神经网络的非线性大系统滑模自适应控制[J];控制与决策;1998年06期
5 鲍其莲,张炎华;模糊神经网络的局部调整快速学习算法[J];上海交通大学学报;1998年08期
6 达飞鹏,宋文忠;用输入输出模型表示的非线性系统的模糊神经网络滑模自适应控制[J];电子学报;2000年07期
7 孙增圻;模糊神经网络及其在系统建模与控制中的应用[J];南京化工大学学报(自然科学版);2000年04期
8 高峡,孙作安;旋转机械故障诊断的模糊神经网络方法[J];沈阳电力高等专科学校学报;2000年04期
9 王秀娟,侍洪波;应用聚类和模糊神经网络方法设计模糊规则库[J];中南大学学报(自然科学版);2003年04期
10 张彦军,刘俊,张文栋;目标识别中的人工神经网络应用[J];微纳电子技术;2003年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李仁发;乜崇义;;一种用模糊神经网络建立模糊模型的新方法[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1996年
2 邢杰;萧德云;;FALCON模糊神经网络及其在铝电解槽阳极效应预报中的应用[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
3 席东民;胡琳静;;模糊神经网络在单元机组协调控制中的应用[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
4 谭思云;李志明;;基于模糊神经网络的水泥回转窑分解炉温度控制[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
5 孙增圻;;模糊神经网络及其在系统建模与控制中的应用[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
6 徐洪钟;吴中如;;模糊神经网络模型在大坝安全监测中的应用[A];中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会年会暨学术交流会论文集[C];2000年
7 刘靖;刘念;王海田;党晓强;;基于模糊神经网络的同步发电机转子匝间短路预测[A];四川省电工技术学会电机、电测专业委员会2002年学术年会论文集[C];2002年
8 陈寿平;蒋旭平;;模糊神经网络技术在运动控制运用中的研究[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
9 梁志珊;张化光;;模糊神经网络的构造[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
10 刘国光;程青蟾;李燮里;张月兰;;声发射模糊神经网络[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 本报实习记者 高 原;倒立摆实验让模糊控制理论走向精确[N];大众科技报;2003年
2 记者 练玉春;全球首例“四级倒立摆实物系统控制”试验成功[N];光明日报;2002年
3 元城;肺癌诊断技术取得新突破[N];中国高新技术产业导报;2001年
4 何进喜;肺癌诊断研究填补国内空白[N];中国医药报;2002年
5 何进喜;肺癌早期诊断又添新手段[N];医药经济报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何海;混合动力汽车控制系统设计与仿真[D];华中科技大学;2005年
2 王勇献;蛋白质二级结构预测的模型与方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
3 吴建发;优选压裂井方法研究[D];西南石油学院;2005年
4 邓胜祥;石灰炉在线仿真技术与炉况诊断及复杂系统智能控制研究[D];中南大学;2004年
5 隗海林;LPG/汽油两用燃料发动机燃料转换过程控制策略研究[D];吉林大学;2007年
6 王瑞敏;基于神经网络辨识模型的质子交换膜燃料电池系统建模与控制研究[D];上海交通大学;2008年
7 冯秀芳;无线传感器网络数据融合技术的研究及在机械故障诊断中的应用[D];太原理工大学;2009年
8 任芳;基于多传感器数据融合技术的煤岩界面识别的理论与方法研究[D];太原理工大学;2003年
9 朱燕飞;锌钡白回转窑煅烧过程智能建模研究[D];华南理工大学;2005年
10 艾芳菊;模糊神经网络的结构优化研究[D];中国科学院研究生院(成都计算机应用研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田力勇;基于模糊神经网络的三级倒立摆稳定控制研究[D];燕山大学;2011年
2 刘瑞平;电控汽油机智能故障诊断系统[D];太原理工大学;2011年
3 孟凡华;模糊神经网络在大滞后非线性系统中的应用[D];河北工业大学;2004年
4 韩锋;基于模糊神经网络的电力系统短期负荷预测[D];河北农业大学;2011年
5 张克良;基于模糊神经网络的锅炉燃烧控制方法的研究[D];天津大学;2004年
6 高明帅;循环流化床锅炉灰循环系统控制优化研究[D];华北电力大学(北京);2011年
7 曾珞亚;模糊神经网络的应用与研究[D];广西师范大学;2000年
8 刘鑫伟;车辆行驶信息检测与主动避撞安全控制策略的研究[D];湖南大学;2010年
9 李兆福;模糊神经网络及其应用[D];南京理工大学;2003年
10 宋子辉;基于模糊神经网络技术的D350高速风机故障诊断系统研究[D];中南大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026