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《兰州理工大学》 2010年
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模糊仿人智能控制在倒立摆系统中的应用研究

任冰  
【摘要】: 仿人智能控制技术因具有独特的多模态切换、开闭环控制相结合等特点,已经形成了比较完善的理论体系和比较系统的设计方法,逐渐发展成为一个独立的研究分支。近年来,PID控制、遗传算法控制、神经网络控制等方法被应用于仿人智能控制系统的设计中,促进了仿人智能控制更加快速的发展。 本文在系统地分析了仿人智能控制原理和模糊逻辑控制原理的基础上,结合两者多年的研究成果,提出一种新型的模糊仿人智能控制方法。这种新型的控制方法立足于仿人智能控制方法和模糊控制方法的交叉融合研究,将模糊控制应用于仿人智能控制系统的设计中,充分利用两种控制方式的优点来优化控制器的设计,既能有效解决控制系统稳定性、准确性和快速性之间的矛盾,又能使系统具有良好的抗随机干扰的能力。理论联系实际,将模糊仿人智能控制方法应用于控制领域的经典难题——直线一级、二级倒立摆系统的自摆起倒立稳定的控制中,验证方法的有效性。 以“仿人”、“人-机结合”、“定性-定量结合”为指导思想,把直线一级、二级倒立摆系统的自摆起倒立稳定过程简化为复杂任务的分解、基于特征的对象模型的建立、由智能基元组成的多控制指标的实现等实现步骤,分阶段全面分析了其中的设计与实现方法,对总的控制模态和与之相对应的多模态控制策略分别进行总结,力图为倒立摆系统的自摆起倒立稳定控制建立更加具有广泛意义的模糊仿人智能控制体系。为了避免两控制器切换过程中产生不必要的扰动,提出能够进一步模拟人类智能的实现过程——“平滑”切换的理念,满足切换条件后仿人智能控制器自动切换为模糊控制器,实现倒立摆系统的稳定控制。通过在Matlab环境下利用Simulink仿真工具构造直线一级、二级倒立摆系统以及分别针对上述两系统的模糊仿人智能控制器的非线性模型,建立两个总体仿真系统图,测试控制效果。仿真结果表明,该方法行之有效,可以使直线一级、二级倒立摆系统实现自摆起倒立稳定,保证摆杆快速、稳定、准确的运动到平衡位置附近的同时,又抑制了控制器切换瞬间外界干扰对摆杆角度造成剧烈变化的现象。进一步证明了理论分析的正确性和设计方法的有效性,提高了模糊仿人智能控制的普适意义,为面向复杂控制任务的人类智能的模拟及其实际应用开辟了广阔前景。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP18

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 郭成;基于死区调度和仿人模糊控制的网络控制系统[D];海南大学;2012年
2 毕建朝;仿人智能控制在SBR污水处理系统中的研究与应用[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯祥林,丛德宏,徐心和;倒立单摆摆起开环控制律的最优化算法[J];东北大学学报;2004年01期
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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【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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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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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
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10 张华杰;模糊神经网络在肺癌诊断中的应用[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 曾薇,彭永臻,王淑莹,高景峰,李探微;以溶解氧浓度作为SBR法模糊控制参数[J];中国给水排水;2000年04期
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10 肖增博;雷虎民;宋龙;徐剑芸;;基于自抗扰控制的导弹三维制导规律[J];固体火箭技术;2011年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4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
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 蔡凌;韩晓;;基于仿人智能控制的恒温水(油)浴箱温度控制的研究[J];化工自动化及仪表;2011年03期
6 张丽娟;涂亚庆;;小车-二级倒立摆系统的仿人智能控制策略和算法[J];自动化与仪器仪表;2006年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 段其昌;程伟;段盼;;一种基于仿人智能控制的汽油发电机电子调速器[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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6 尹永生;山登绝顶我为峰[N];科技日报;2000年
7 本报记者 陈磊;李洪兴:“倒立摆”的超级训练师[N];科技日报;2005年
8 蒋建科 南文生 梁生树;寒夜,目击“神舟”远航[N];人民日报;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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6 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
7 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
8 郑连清;火工品压药关键工艺与设备研究[D];重庆大学;2005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 何敏;回转窑视觉检测方法与优化控制技术研究[D];湖南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任冰;模糊仿人智能控制在倒立摆系统中的应用研究[D];兰州理工大学;2010年
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3 甘晓琴;基于强化学习的仿人智能控制器参数在线学习与优化[D];重庆大学;2010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
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6 肖琳;环形二级倒立摆大回环运动的仿人智能控制[D];重庆大学;2010年
7 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
8 梁东武;仿人智能控制器的参数在线模糊自整定在小车二级倒立摆中的应用[D];重庆大学;2008年
9 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
10 王新庆;轮胎变温硫化过热水温度控制研究[D];东北大学;2010年
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