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基于特征模型的倒立摆智能自适应控制系统设计

徐亦雯  
【摘要】:倒立摆系统是一个典型的单输入多输出非线性高阶次的不稳定系统,是控制理论与控制工程研究中非常复杂值得深入探究的被控对象。倒立摆系统实验可以用来验证控制理论和控制方法的准确性以及实用性。基于特征模型的全系数自适应控制方法是由吴宏鑫院士在1992年提出的一种新型的适用高效的自适应控制方法,其基本思想是将建模与控制要求结合在一起,建立完全符合控制要求的系统特征模型,设计基于该模型的全系数自适应控制律。本课题就是将特征建模理论应用于小车倒立摆系统。首先推导倒立摆系统的理论模型,并用梯度法对特征参数进行有效辨识。然后设计包含黄金分割自适应控制律、逻辑积分控制律、逻辑微分控制率、跟踪控制律在内的智能自适应控制器。接着与试验设计方法相结合用二次最优的自校正黄金分割自适应控制对控制律中的参数进行优化,用MATLAB软件建立仿真模型,调试验证控制效果。最后将所设计的控制算法应用于实际系统并得出实验结果。


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