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《西安电子科技大学》 2007年
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基于倒立摆系统的智能控制算法研究

于姗姗  
【摘要】:倒立摆系统作为研究控制理论的一种典型的实验装置,具有成本低廉,结构简单,物理参数和结构易于调整的优点,然而倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性,是一个绝对不稳定系统,必须采用十分有效的控制策略才能使之稳定。倒立摆系统是研究变结构控制,非线性控制,目标定位控制,智能控制等控制方法理想的实验平台。 本文围绕一级倒立摆系统和二级倒立摆系统,采用模糊控制和滑模变结构控制理论研究了倒立摆的控制系统仿真和实物系统控制问题。实物控制的成功进一步证明了本文设计的控制器有很好的稳定性、鲁棒性和适应性。主要研究工作如下: 1.建立了一级、二级倒立摆系统的数学模型,对倒立摆系统进行定性分析。并证明倒立摆系统开环是不稳定的,但在平衡点是能控的和能观的。 2.倒立摆系统的模糊控制算法研究。运用最优控制方法设计了融合函数,减少模糊控制器的输入变量维数,成功解决了“规则爆炸”问题。 3.倒立摆系统的滑模变结构控制研究。运用常值切换和比例切换设计了倒立摆系统的滑模变结构控制器。 4.实现了倒立摆模糊控制系统和滑模变结构控制系统的仿真。仿真结果证明:控制器不仅可以稳定倒立摆系统,还可以使小车定位在特定位置。 5.实现了倒立摆实物系统控制。给出了一级、二级倒立摆稳定时各状态变量的响应曲线和控制量曲线以及倒立摆稳定时的照片。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP18

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王广瑞;倒立摆系统自适应神经网络学习算法的研究[D];西安工业大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 张明廉,郝健康,何卫东,孙昌龄;拟人智能控制与三级倒立摆[J];航空学报;1995年06期
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7 张克勤,苏宏业,庄开宇,褚健;三级倒立摆系统基于滑模的鲁棒控制[J];浙江大学学报(工学版);2002年04期
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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 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
5 白晶;郝智红;孙和平;;变论域变步长LMS自适应滤波算法在系统辨识中的应用研究[A];第十届全国电工数学学术年会论文集[C];2005年
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7 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
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10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 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
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7 张新房;大型风力发电机组的智能控制研究[D];华北电力大学(北京);2005年
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9 邹恩;混沌优化技术及其在模糊控制系统中的应用研究[D];中南大学;2005年
10 张钊;模糊系统的推理及其稳定性分析[D];天津大学;2004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 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
3 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
4 姜辉;二级倒立摆控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 肖云博;板球系统的定位控制和轨迹跟踪[D];大连理工大学;2010年
6 王岱荣;空间多级倒立摆控制系统研究[D];大连理工大学;2010年
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8 张雪;基于变论域自适应模糊控制理论的三级倒立摆控制器的研究[D];大连理工大学;2010年
9 李红涛;智能预测控制算法在倒立摆中的应用研究[D];长沙理工大学;2010年
10 张筱蓉;不确定时滞分布参数系统的稳定和变结构控制[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 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
2 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
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5 张乃尧;倒立摆的双闭环模糊控制[J];控制与决策;1996年01期
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7 张葛祥,李众立,毕效辉;倒立摆与自动控制技术研究[J];西南工学院学报;2001年03期
8 曲建岭,吴文海,孙俊恩;三级倒立摆系统模糊控制器设计及仿真[J];系统仿真学报;2004年03期
9 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8条
1 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
2 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
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4 任祖华;倒立摆系统的智能控制研究[D];华中科技大学;2006年
5 张龙;直线二级倒立摆的稳定控制研究[D];西安建筑科技大学;2008年
6 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
7 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
8 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
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
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4 张明廉,郝健康,何卫东,孙昌龄;拟人智能控制与三级倒立摆[J];航空学报;1995年06期
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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】
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7 李伟;高勇;;基于模糊神经网络的倒立摆非线性系统分析[J];计算机测量与控制;2009年10期
8 丁莉芬;韩晓峰;陈志武;吴青娥;魏云冰;;基于T-S模型的倒立摆模糊控制[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2009年04期
9 杨纪寿;;基于信息融合的模糊控制算法在倒立摆系统中的应用[J];柳州职业技术学院学报;2009年02期
10 曹晓燕;于立萍;姚文韬;;基于粒子群算法的模糊控制在倒立摆中的应用[J];计算机技术与发展;2008年06期
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3 任彦;崔桂梅;;模糊-GPC串级控制在网络时延控制中的应用[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
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5 郑浩;罗抟翼;;用模拟退火法和遗传算法对模糊控制器隶属度参数的优化[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1999年
6 滕炯华;王磊;;模糊控制器稳态精度改善方法研究[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
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8 罗元丰;曹光宇;赵万生;;电火花加工用模糊控制器的设计与应用[A];陕西省机械工程学会电加工分会第七届学术年会论文集[C];2000年
9 罗元丰;;用复合型模糊控制器解决电解加工中的锥度问题[A];陕西省机械工程学会电加工分会第七届学术年会论文集[C];2000年
10 张立东;贾磊;赵建玉;史永;;混沌模糊交通控制器的设计[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集(三)[C];2005年
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1 中南大学无机非金属材料研究所 王海东 吴建华;水泥回转窑模糊控制器骨架系统开发[N];中国建材报;2006年
2 本报记者 黄轩;杀杀杀 空调企业大火并 惨惨惨 配套伙伴也挂彩[N];厂长经理日报;2002年
3 黑雨;加热炉燃烧控制技术的发展现状[N];广东建设报;2007年
4 记者 孙刚;“神经网络”:打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
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7 应辽产 杨忠;崛起在“电器之都”的风云人物[N];华夏时报;2002年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 周长义;三轴飞行仿真转台控制系统设计与控制算法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
9 王宏;用于仿生推进的SMA驱动器研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 杜江;三相感应电动机软起动及节能运行技术的研究[D];河北工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于姗姗;基于倒立摆系统的智能控制算法研究[D];西安电子科技大学;2007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 张彬;小车倒立摆系统摆起与稳定控制研究[D];青岛大学;2009年
4 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
5 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
6 王贞卫;倒立摆的非线性控制研究及虚拟实现[D];新疆大学;2008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 陶格;基于模糊控制的两级倒立摆的研究[D];北方工业大学;2005年
9 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
10 苏海燕;倒立摆系统的智能控制研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
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