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《西安工业大学》 2010年
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模糊控制在倒立摆系统中的应用研究

焦灵侠  
【摘要】: 倒立摆控制系统是检验控制算法的一个典型的对象,其中倒立摆摆杆级数的增加和其控制算法的更新都是倒立摆控制系统的重要研究内容。倒立摆系统本身是一个多变量、非线性、强耦合和自然不稳定的系统。由于倒立摆系统与机器人的站立、行走和火箭的飞行等有很大的相似性,所以对倒立摆控制问题的研究具有重要的理论和实际指导意义。 本文以深圳固高公司提供的倒立摆控制系统为研究对象,在讨论直线倒立摆系统数学模型的基础上,采用了LQR(Linear Quadratic Regulation)线性二次型调节器控制算法和模糊控制算法分别实现了对一级倒立摆和二级倒立摆系统的仿真和实时控制研究。主要的研究内容包括: 讨论了一级倒立摆和二级倒立摆系统的数学模型,并分析了一级倒立摆和二级倒立摆系统的稳定性、能控性、能观性和可控性,分析表明倒立摆系统在开环状态下是不稳定的,但是在其平衡点位置附近是可控制、可观测的,而且一级倒立摆系统比二级倒立摆系统可控度更高。 进行了倒立摆系统的LQR控制算法的研究,介绍了如何利用Matlab/Simulink建立倒立摆系统的仿真模型,讨论了加权矩阵Q和R的选取方法,进行一级倒立摆和二级倒立摆LQR控制器的设计、仿真和实物的实时控制,得到稳定时倒立摆系统的响应曲线,实验表明LQR算法控制倒立摆效果较好。 对于一级倒立摆系统,进行模糊控制方法的研究,设计了一级倒立摆系统的Simulink模型和模糊控制器,并对其进行仿真研究。 对于二级倒立摆系统,进行模糊控制算法的研究,为降低模糊控制器的维数,解决“规则爆炸”问题,利用最优控制方法设计了融合函数,即把小车位移、下摆摆角和上摆摆角合成为一个变量E,而把小车速度、下摆角速度和上摆角速度合成为一个变量EC,从而设计了二维模糊控制器,提升了模糊控制器的性能。对二级倒立摆系统进行了仿真及实物的实时控制,最后对二级倒立摆系统进行了抗干扰性研究并与LQR控制算法进行了比较。研究结果表明,模糊控制倒立摆系统使其具有很好的稳定性。
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP13

【参考文献】
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1 阮治明;;二级倒立摆系统的最佳控制[J];兵工自动化;2006年01期
2 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
3 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
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 单波,徐燕,赵建涛;预测控制算法及其在倒立摆中的应用[J];华北电力大学学报;2001年02期
6 李洪兴,王加银,苗志宏;模糊控制系统的建模[J];中国科学(A辑);2002年09期
7 段旭东,许可;单级旋转倒立摆的建模与控制仿真[J];机器人技术与应用;2002年05期
8 王彪,唐超颖,沈春林;利用遗传算法进行PID参数寻优的倒立摆控制系统[J];计算机测量与控制;2004年12期
9 王耀南;一种基于模糊逻辑神经网络的自适应控制及其应用[J];控制理论与应用;1995年04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
【共引文献】
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1 严波;基于自适应控制的微机电流速断保护的研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
2 范程华;朱武;;专家PID温度控制在高真空磁控溅射镀膜机中的应用研究[J];合肥师范学院学报;2009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 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
5 丁晓贵;神经网络在非线性系统参数辨识中应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
6 周力;王冠凌;;城市路口多相位智能交通信号控制[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年04期
7 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
8 牟淑杰;;模糊自整定PID在温室控制系统中的应用[J];安徽农业科学;2010年22期
9 谢振华;倪成敏;;基于层次分析和模糊数学的电解铝生产安全评价[J];安全;2008年01期
10 张德祥;王莹;张倩;张媛媛;;线性控制系统Nyquist稳定判据的教学方法研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯婷;离散时间Markov跳变系统的稳定性与鲁棒H_2/H_∞控制[D];山东科技大学;2010年
2 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
4 梁燕军;海洋平台非线性系统最优减振控制研究[D];中国海洋大学;2010年
5 张城明;非线性时滞系统最优控制及在海洋平台减振控制中的应用研究[D];中国海洋大学;2010年
6 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
7 陈江辉;Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究[D];华南理工大学;2010年
8 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
9 毕凤阳;欠驱动自主水下航行器的非线性鲁棒控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 于晶荣;低压配电网有源电力滤波器关键技术研究[D];湖南大学;2009年
【同被引文献】
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1 陈华;;单级倒立摆智能控制器的设计[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年01期
2 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
3 白凤山,潘长勇,杨知行;用动态连接库(DLL)实现LabWindows/CVI与高速数据采集卡的通讯[J];电测与仪表;2000年08期
4 吴震宇;;基于LabVIEW的交流伺服电动机在倒立摆中的应用[J];电气应用;2010年16期
5 来跃深;雷兵丰;;高速四轴联动运动控制卡设计[J];电子技术应用;2008年01期
6 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
7 罗炳军;陈健;樊亚妮;;基于运动控制器的开放式运动控制系统研究与应用[J];工业仪表与自动化装置;2006年03期
8 Gernot Bachler;;通用运动控制技术[J];国内外机电一体化技术;2008年04期
9 常新杰;LabWindows/CVI中外部代码的集成[J];国外电子测量技术;1998年06期
10 郭占社;孟永钢;苏才钧;吴昊;;基于Windows的精确定时技术及其在工程中的应用[J];哈尔滨工业大学学报;2005年12期
【二级参考文献】
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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;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
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 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
6 刘珊中,朱邦太,邓兵;基于H_∞控制的倒摆平衡系统鲁棒性研究[J];电光与控制;2000年02期
7 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
8 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
9 肖军,张石,徐心和;一种新型的多变量模糊控制方法[J];电机与控制学报;2001年02期
10 杨振强,程树康,朴营国;二级倒立摆的递阶模糊神经网络控制[J];电机与控制学报;2002年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王春生;侯云海;刘凡;;采用模糊控制的垂直型旋转式倒立摆系统[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年02期
2 翟龙余;;一级倒立摆仿真模型的建立[J];大众科技;2011年08期
3 么洪飞;陆仲达;徐凤霞;;基于最优控制LQR的单级倒立摆系统仿真研究[J];齐齐哈尔大学学报(自然科学版);2011年04期
4 陈洪;万军;黄琴;;基于线性二次最优LQR的直线倒立摆控制系统研究分析[J];数字技术与应用;2011年07期
5 刘文秀;郭伟;余波年;;倒立摆状态反馈极点配置与LQR控制Matlab实现[J];现代电子技术;2011年10期
6 王雪;柴毅;丁宝苍;申建军;;自动控制原理开放性实验的开发[J];实验室研究与探索;2011年07期
7 叶兢;容毅;;基于LQR最优控制的大跨度提梁机同步跟踪算法仿真[J];工业控制计算机;2011年06期
8 袁韬;陈皓;兰杰;;倒立摆自抗扰控制算法简易实现[J];机械与电子;2010年S1期
9 刘艳;李银伢;戚国庆;;基于特征结构配置的倒立摆控制系统设计[J];计算机仿真;2011年07期
10 丁康;方敏;吴震宇;;基于LabVIEW的倒立摆控制系统的设计与实现[J];微型机与应用;2011年13期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 米阳;李文林;井元伟;刘晓平;;基于模糊控制的离散系统变结构控制[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
2 戴文战;陈杰;朱金刚;;一种基于神经网络的新型前馈控制[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
3 李向华;张小芳;陆起涌;;模糊控制在恒温系统中的应用[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
4 李峰;李萍;赵虎;居滋培;;变风量空调系统的模糊控制[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
5 窦振中;;美国模糊逻辑控制技术研究历史和发展[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
6 郭强;姚凯学;汪洋;;液压性能试验台模糊控制系统的PLC实现[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
7 樊立萍;姜龙;;DC-DC变换器模糊滑模控制综述[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
8 夏世芬;黄天民;;一种改进型自适应Fuzzy-PID复合控制结构[A];模糊集理论与应用——98年中国模糊数学与模糊系统委员会第九届年会论文选集[C];1998年
9 程雅丽;安大伟;陈杰;;空调系统模糊控制与PID控制比较[A];全国暖通空调制冷2002年学术年会资料集[C];2002年
10 王东升;巴力颖;;模糊自整定PID控制器在热轧板形控制中的应用[A];工业自动化应用实践——全国(第五届)炼钢、连铸和轧钢自动化学术会议论文集[C];2002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 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
8 ;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
9 贾明;家电行业走向新“四化”[N];中国特产报;2005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 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
2 Han Qiang;[D];山东大学;2005年
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 杜文吉;模糊控制系统中的若干关键问题研究[D];西安电子科技大学;1999年
10 张果;基于T-S模型的非线性系统的模糊控制[D];西安电子科技大学;2009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 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
3 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
4 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
5 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
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 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 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
9 安然;倒立摆系统控制算法研究[D];河北科技大学;2011年
10 刘锡林;平面倒立摆系统的智能控制及虚拟样机研究[D];五邑大学;2010年
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