二級倒立擺控制算法的研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是典型的快速、多變量、不穩(wěn)定、強(qiáng)耦合系統(tǒng)。其研究已經(jīng)深入到航天器姿態(tài)控制、機(jī)器人、導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文分別對一級倒立擺和二級倒立擺系統(tǒng)的仿真和穩(wěn)擺控制進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容主要分為以下幾部分:
　　1.詳細(xì)分析了倒立擺系統(tǒng)的控制原理,得到了一級倒立擺和二級倒立擺系統(tǒng)的近似模型,然后分別對一級倒立擺系統(tǒng)和二級倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行定性分析,得出兩個倒立擺系統(tǒng)均是開環(huán)不穩(wěn)定的,但在平衡點(diǎn)附近是可控、可觀的,而二級倒立擺系統(tǒng)控制難度

2、更大。
　　2.簡單介紹了PID控制原理,然后設(shè)計了PID控制器,在Matlab環(huán)境下針對一級倒立擺系統(tǒng)搭建了Simulink仿真平臺,通過參數(shù)整定得出比較理想的仿真曲線。由于Matlab環(huán)境下可以實現(xiàn)對下位機(jī)的實時控制,因此在仿真的基礎(chǔ)上搭建了GUI控制界面,將接口搭建好以后,把PID控制算法編寫為S函數(shù),通過調(diào)用S函數(shù)實現(xiàn)對一級倒立擺系統(tǒng)的實時控制。實驗過程中的問題驗證了PID控制算法的弊端。
　　3.本文隨后在一級倒立

3、擺平臺下進(jìn)行了模糊算法的實時控制,在VC環(huán)境下編寫了模糊算法,通過對比實時效果再次驗證了PID控制算法的弊端。
　　4.對模糊控制原理作了簡單的介紹。主要針對二級倒立擺如何建立模糊控制器,首先設(shè)計了融合函數(shù)對其變量進(jìn)行降維處理,然后介紹了如何進(jìn)行模糊化、模糊推理和清晰化,模糊控制器設(shè)計好之后,在Matlab環(huán)境下搭建了Simulink仿真,并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。最后在VC實驗平臺先以二級倒立擺為例進(jìn)行模糊控制算法的控制。經(jīng)過大量