收藏本站
《山东科技大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究

檀庭跃  
【摘要】:倒立摆是一个典型的多变量、非线性、强耦合的自然不稳定系统,研究这样的复杂系统,将涉及到自动控制领域中的很多关键问题。同时,对倒立摆控制的研究具有重要的工程背景,其控制方法在航空航天、机器人等领域中应用广泛。 本论文的研究借鉴了国内外最新的研究成果,对倒立摆系统的结构作了原理性说明,并对直线倒立摆系统进行了建模分析和各种控制方法的研究。在对直线一级、二级倒立摆系统建模时,分别应用了牛顿力学方法和分析力学中的拉格朗日方程方法,建立了倒立摆系统的线性化模型,并分析出倒立摆系统的传递函数和线性状态空间方程。 本文以深圳固高科技公司的直线倒立摆产品为研究对象,进行了多种控制算法的仿真和实时控制实验,并得出了相应的结论。 基于PID控制和状态空间极点配置控制算法对直线一级倒立摆系统进行实时控制实验,经典控制理论在倒立摆控制中的应用中取得了良好的效果。 基于线性二次型最优控制方法设计了一个状态反馈控制器,对直线二级倒立摆系统的线性化模型进行了仿真和实时控制,取得较为满意的控制效果。 本文还研究了直线二级倒立摆系统的模糊控制,设计了一种融合函数,实现降低控制器的输入维数的目标,使设计出的二维模糊控制器可以完成对倒立摆复杂系统的解耦,同时解决了用模糊控制解决此类多输入变量系统时遇到的模糊规则爆炸问题,并结合量化因子和比例因子对系统性能的影响,在MATLAB环境下对直线二级倒立摆系统的模糊控制做了仿真研究,取得了很好的效果。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP13

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李俊;高健;汪彦彦;;倒立摆系统的线性二次型状态反馈控制[J];兵工自动化;2007年03期
2 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
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 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
5 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
6 何介圭,钱维铁;倒立摆小车系统的数学模型和主要参数的确定[J];上海机械学院学报;1988年03期
7 孙灵芳;孔辉;刘长国;毕磊;;倒立摆系统及研究现状[J];机床与液压;2008年07期
8 李洪兴,苗志宏,王加银,李洪兴,李洪兴;四级倒立摆的变论域自适应模糊控制[J];中国科学E辑:技术科学;2002年01期
9 陈宏钧;胡维庆;谭广军;张晓华;;单级倒立摆LQR最优控制及其嵌入式系统实现[J];控制工程;2007年S1期
10 张乃尧;倒立摆的双闭环模糊控制[J];控制与决策;1996年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李恺;倒立摆伺服系统设计与实验研究[D];清华大学;2004年
2 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乔维德;;感应电机的模糊免疫控制研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
2 张建功;刘宝权;刘佳伟;;液压AGC电液伺服系统单神经元自适应控制与仿真研究[J];鞍钢技术;2006年03期
3 刘国璧;袁宏俊;孙群;孟涛;;基于模糊神经网络的刘翔110m栏成绩预测[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年01期
4 吴仲;;半导体激光器自动温度控制系统优化设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年03期
5 朱琦;王刘芳;王庆军;汪宇;;校验氧化锌避雷器带电测试仪的新方法[J];安徽电力;2009年01期
6 陈跃东,郎朗;用FUZZY-PID控制器实现控制参数的自整定[J];安徽工程科技学院学报;2002年03期
7 武昌俊;PID模糊控制器的改进[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年01期
8 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
9 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
10 郭清华;;蔬菜大棚智能温度控制系统应用研究[J];安徽农业科学;2008年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龙威;袁锐波;曾浩;张宗成;;压电式气动伺服阀控制策略的研究[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
2 王雷;朱熀秋;陈艳;;二自由度交流磁轴承参数自整定模糊PID控制器研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 修杰;夏长亮;;开关磁阻电机的模糊自适应PID控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 乔美英;兰建义;;模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 董云云;王中华;冯志全;程金;;吊车-双摆系统的增量式滑模控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 宋绍剑;李劲芝;林小峰;;基于执行依赖启发式动态规划的三容水槽液位控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 李俊丽;张光辉;祝晓红;;新型智能变增益单神经元PID控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 ;Optimal Design of Neuro-Fuzzy Controller Based on Ant Colony Algorithm[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 段伟武;宋宜斌;;基于自适应神经网络模糊推理系统的柴油机故障诊断[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 胡文金;李太福;苏盈盈;;基于神经网络实现模糊PID控制器的二次建模[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 李鑫;基于CMAC的多驱动系统协调控制[D];合肥工业大学;2010年
4 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
5 曾智刚;波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究[D];华南理工大学;2010年
6 张红兵;基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究[D];华南理工大学;2010年
7 程如岐;基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究[D];南开大学;2010年
8 南栋祥;具突变性对象的量子神经网络突变波函数及权重波函数的分析与研究[D];昆明理工大学;2009年
9 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
10 朱建光;六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯小冬;基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究[D];南京医科大学;2010年
2 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
3 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
4 邵建桥;液压混合动力汽车能量再生系统特性仿真研究[D];山东科技大学;2010年
5 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
6 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
7 高丽丽;大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究[D];山东科技大学;2010年
8 马秋环;太阳能辅助热泵多功能复合机的电气化改进及其控制[D];山东科技大学;2010年
9 张永臣;基于ARM的SVG型低压无功补偿控制器的研究[D];山东科技大学;2010年
10 杨列坤;基于运动控制的虚拟样机技术的研究[D];山东科技大学;2010年
【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 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 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
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 柏桂珍,梅晓榕,王述一;倾斜轨道上的三级倒立摆数学模型的建立与可控性研究[J];电机与控制学报;2003年02期
6 王琳,郭晨,李晖;基于GA学习的模糊小脑模型控制器[J];大连海事大学学报;2000年01期
7 杨平;徐春梅;王欢;朱颖;于超;;直线型一级倒立摆状态反馈控制设计及实现[J];上海电力学院学报;2007年01期
8 蔡军;蔡芳;陈勇;;基于模糊控制二级倒立摆实验装置数模的建立[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年09期
9 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
10 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
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈进;王冠凌;邢景虎;;单级倒立摆的PID和模糊控制对比研究[J];自动化与仪器仪表;2009年02期
2 郭学会;林都;;倒立摆的混合控制[J];机械管理开发;2009年04期
3 于丁文,金伟,胡晗,王齐胜;一种倒立摆的控制方案[J];仪器仪表学报;2005年S2期
4 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
5 李虹,熊诗波,孙志毅;Simulink环境下倒立摆控制系统建模与仿真[J];太原科技大学学报;2005年03期
6 张振兴;张世峰;;基于Lyapunov函数的倒立摆系统设计[J];新技术新工艺;2007年05期
7 孟巧荣;;倒立摆系统虚拟样机仿真[J];机械工程与自动化;2007年05期
8 孙大卫;曾静;张国良;;基于卡尔曼滤波的一级倒立摆LQR控制研究[J];实验技术与管理;2007年02期
9 孙亮;常青;阮晓钢;王嶷然;;基于DSP的倒立摆控制系统设计[J];控制工程;2008年02期
10 孙建涛;陈华;王贞卫;;单级倒立摆反馈线性化控制仿真[J];自动化技术与应用;2008年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李凌;苗鑫;袁德成;;基于神经网络控制的倒立摆系统仿真研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
2 杨亚炜;张明廉;;倒立摆系统的运动模态分析[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
3 于丁文;金伟;胡晗;王齐胜;;一种倒立摆的控制方案[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
4 袁韬;陈皓;兰杰;;倒立摆自抗扰控制算法简易实现[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
5 李爱莲;解韶峰;崔桂梅;;三级倒立摆系统的滑模变结构控制[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
6 郭毓;王强;刘萍;;基于能量和ANFIS的倒立摆起摆和稳摆控制[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
7 韩莉;郭瑞鹃;阎晓萍;;基于遗传算法的双模糊控制器设计及应用[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
8 王直杰;方建安;邵世煌;;一种增强式学习算法及其在控制中的应用[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
9 李洪兴;王加银;;n级倒立摆系统建模[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十一届年会论文选集[C];2002年
10 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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 安徽 潘树荣;三源牌模糊控制电饭锅原理及检修[N];电子报;2005年
2 本报记者 秦可;金洲科瑞:在模糊控制中实现精确节能[N];中国工业报;2007年
3 深圳国诚投资 迟坤;G合三洋 换手积极的成长股[N];证券时报;2006年
4 侯威林爱科;履带吊:价格昂贵的智能大力士[N];建筑时报;2008年
5 王昕;锅炉模糊控制及火焰数字监控系统的应用[N];中国电力报;2002年
6 第一证券 楼栋;G合三洋 外资题材+业绩大增[N];上海证券报;2006年
7 本报记者 唐堂;志高挑起变频空调大战[N];中国质量报;2008年
8 张国宏;水泥回转窑模糊控制集散系统通过鉴定[N];中国建材报;2001年
9 ;变频技术首次用于国产洗衣机 模糊控制节能节水市场前景好[N];工人日报;2000年
10 ;基于模糊控制的生产过程在线管理系统[N];科技日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 侯明亮;拖挂式激光平地机液压控制系统的研究[D];中国农业大学;2005年
4 Han Qiang;[D];山东大学;2005年
5 张立伟;电动汽车用异步电机系统效率优化控制研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
6 韩文;新型电控液驱车关键技术的研究[D];南京理工大学;2005年
7 孟庆利;基底隔震混合控制和三维隔震系统研究[D];中国地震局工程力学研究所;2005年
8 杨兵;管件液压成形的加载路径理论与试验研究[D];上海交通大学;2006年
9 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
10 梁伟平;球磨机制粉系统智能控制算法的研究及应用[D];华北电力大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 汪雪琴;倒立摆系统的模糊智能控制研究[D];北京化工大学;2005年
6 文剑波;基于PLC的单级倒立摆控制系统的设计及实现[D];武汉大学;2005年
7 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
8 赵梦欣;倒立摆的非线性动力学与控制的研究[D];北京工业大学;2003年
9 钱征;基于强化学习的倒立摆控制研究[D];北京工业大学;2005年
10 王瑞霞;基于强化学习的倒立摆控制[D];北京工业大学;2005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