倒立摆的一种模糊控制方法

倒立摆的一种模糊控制方法作者：杨世勇，王培进，徐莉苹，YANGShi-yong，WANGPei-jin，XULi-ping作者单位：烟台大学,计算机学院,山东,烟台,264005刊名：自动化技术与应用英文刊名：TECHNIQUESOFAUTOMATIONANDAPPLICATIONS年，卷(期)：2007，26(7)被引用次数：2次参考文献(8条)1.FURUTAK.KATSUHISAHK.KOSUGEKDigitalcontrolofadoubleinvertedpendulumonaninclinedrail1980(05)2.ELTOHAMYKGNonlinearoptimalcontrolofatripleinvertedpendulumwithsinglecontrolinput1998(02)3.张冬军.丛爽.李泽湘环型二级倒立摆的控制研究与实现[期刊论文]-信息与控制2003(02)4.丛爽.张冬军柔性连接倒立摆系统的控制与实现[期刊论文]-控制工程2004(06)5.张乃尧.CEbert.RBelschner倒立摆的双闭环模糊控制[期刊论文]-控制与决策1996(01)6.王卫华单级倒立摆的专家模糊控制[期刊论文]-湖北大学学报(自然科学版)1999(02)7.张乃尧.阎平凡神经网络与模糊控制19988.吴晓莉.林哲辉MATLAB辅助模糊系统设计2002相似文献(10条)1.期刊论文田启川.于少娟.李临生.韩如成模糊控制在倒立摆系统控制中的应用-燕山大学学报2001,25(z1)针对人们熟知的倒立摆系统,提出了解决多变量强耦合系统的控制方法一首先明确控制对象的被控变量,分析得到系统的被控量优先顺序,先控制优先级别高的变量,然后再逐步控制优先级低的其它变量.本文正是基于这种方法对倒立摆的控制问题进行了研究.倒立摆的角度和位置是倒立摆的两个被控制量,分析知道角度比位置优先级高,所以应该先控制角度,然后再控制倒立摆的位置.仿真结果表明,对于多变量系统,模糊控制是很有效的.2.学位论文管凤旭倒立摆系统的可拓控制策略及实验研究2006倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、绝对不稳定系统，对倒置系统的研究在理论上和方法论上具有重要意义，许多控制理论的研究人员都乐于使用它们来验证新的控制思想。因此，倒立摆就成了控制实验室的经典受控对象。基于物元分析和可拓学的可拓控制是智能控制的一个新分支。可拓学提出了矛盾可以化为相容的基本思想。本研究就是以此思想为基础，并参考了相关资料，提出了应用于倒立摆系统的可拓控制算法，对倒立摆系统的可拓控制问题进行了深入的研究。在论文中，在简要介绍了倒立摆系统和可拓控制理论的历史的基础上，详细地论述了可拓控制理论(可拓控制的基本概念、可拓控制器的结构和原理以及可拓控制器的设计方法)，阐明了一、二级倒立摆的系统组成及其工作原理，并建立了一、二级倒立摆系统的状态空间方程。利用息现代控制理论，针对倒立摆系统研究了极点配置方法和线性二次型最优控制方法，并利用MATLAB进行了仿真研究。在可拓控制范围下，设计出可拓控制器，并进行了仿真。此外还基于矛盾转化的思想，针对倒立摆系统提出一种新型可拓控制算法，同时也进行了仿真研究。把仿真做过的部分控制算法用于实际倒立摆系统的控制，并给出了部分控制程序。最后，总结了本文的工作，并对课题今后的深入研究方向作了展望。3.会议论文田启川.于少娟.李临生.韩如成模糊控制在倒立摆系统控制中的应用2001针对人们熟知的倒立摆系统,提出了解决多变量强耦合系统的控制方法一首先明确控制对象的被控变量,分析得到系统的被控量优先顺序,先控制优先级别高的变量,然后再逐步控制优先级低的其它变量.本文正是基于这种方法对倒立摆的控制问题进行了研究.倒立摆的角度和位置是倒立摆的两个被控制量,分析知道角度比位置优先级高,所以应该先控制角度,然后再控制倒立摆的位置.仿真结果表明,对于多变量系统,模糊控制是很有效的.4.期刊论文杨世勇.徐莉苹.王培进.YANGShi-yong.XULi-ping.WANGPei-jin单级倒立摆的PID控制研究-控制工程2007,14(z1)对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究,分别采用PD,PI和PID三种方案实现了单级倒立摆系统的平衡控制.首先,建立系统的数学模型,然后通过仿真实验设计并整定各方案的控制器参数,将所设计的控制器分别在实际的物理设备上进行实时控制实验,都成功地实现了倒立摆的平衡控制.实际控制结果验证了各方案的正确性和有效性.5.学位论文齐继红直线倒立摆稳定控制的自适应神经网络模糊推理系统研究2008倒立摆是一个典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统，只有行之有效的控制方法才能实现系统稳定。在实际工程中，许多控制系统都具有与倒立摆系统类似的特点。因此，倒立摆系统的研究在理论上和工程应用中都具有深远的意义。本文分析了倒立摆系统的特点和稳定控制的研究意义，介绍了国内外的研究现状。依据拉格朗日方程对直线一级、二级和三级倒立摆建模并进行定性分析。在此基础上，采用自适应神经网络模糊推理ANFIS方法实现倒立摆系统稳定控制，这种控制方法结合了神经网络和模糊推理的特点，自动调整模糊控制规则和隶属函数。对于多变量系统中易出现的规则爆炸，通过综合系数进行状态变量合成来降低输入变量维数，减少控制规则数目。从直线一级、二级和三级倒立摆的仿真结果看，基于自适应神经网络模糊推理系统的倒立摆系统实现了稳定控制，其控制效果与LOR控制相比，响应时间、摆动幅度和抗干扰能力等性能指标较好。在模型参数改变的情况下，自适应神经网络模糊推理ANFIS具有较强的适应能力。在本文中，利用MATAB的实时工具箱RTW来验证ANFIS控制算法在实物倒立摆控制中的有效性。从直线一级和二级倒立摆实物控制的结果看，基于自适应神经网络模糊推理系统的实物倒立摆系统实现了稳定控制，小车能较准确地到达预定位置，系统具有良好的抗干扰能力。6.学位论文黄苑虹倒立摆系统的稳定控制研究2002该文在阐述了倒立摆系统控制的研究发展过程和现状之后，介绍了倒立摆系统的结构和数学模型.并详细推导了四级倒立摆的数学模型，为更高层次的控制规律的研究提供了一个途径.并详细推导了四级倒立摆的数学模型，为更高层次的控制规律的研究提供了一个途径.其次，该文主要研究倒立摆系统的各种控制方法.以MATLAB及SIMULINK为基础，作了大量的仿真研究工作，比较了各种方法的控制效果.并提出了两种新的控制方案，以降低多变量系统的维数，达到了有效控制.最后，以一台实际的倒立摆设备为对象，将原有的模拟控制器改造，设计了一个由80C196单片机及其外围电路组成的数字控制器，用以控制倒立摆系统，完成了硬件、软件的设计，并进行了调试.7.期刊论文李明爱.阮晓钢倒立摆的双闭环选择型模糊控制设计及仿真-计算机仿真2005,22(1)针对多变量、非线性、强耦合性的倒立摆系统,采用牛顿-欧拉法建立了其动力学方程,并进行了线性化处理,得到了状态空间模型,并提出一种双闭环选择型模糊控制方案.该方案通过一个选择型开关将两个模糊控制器的工作有机地统一起来,实现了摆杆角度与小车位置的双重控制功能,而且降低了模糊控制器的设计难度.最后在MATLAB环境下进行了计算机仿真,仿真结果表明,摆杆角度和小车位置的控制过程均具有良好的动态性能和稳态性能,验证了建模的正确性和控制方案的有效性.8.期刊论文洪晓英.崔桂梅.秦力舒.王建良状态变量合成三级倒立摆模糊神经网络控制-控制工程2004,11(1)为解决模糊神经网络在控制多变量系统时的规则组合爆炸问题,提出了用状态变量合成模糊神经网络控制三级倒立摆的方法.该方法既能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题,又能适用对状态变量可按性质和类型分类的多变量系统的控制,大大减少了模糊神经网络控制器的规则数,有利于利用专家的控制经验.实验结果证实了该方法的控制效果好,鲁棒性强.9.学位论文秦力舒基于倒立摆的多变量非线性控制系统的研究2004倒立摆系统是非线性、强耦合、多变量和自然不稳定系统.在控制工程中,它能有效地反映诸如可镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多控制中的关键问题,是检验各种控制理论的理想模型.该论文主要涉及以下几方面的内容:首先建立了倒立摆系统的数学模型,得出描述该系统的微分方程组,给出了倒立摆系统动能与热能的表达式,并由此得出了系统的拉格朗日方程.利用线性化方法,得出与该系统动态方程相对应的线性方程,分析了倒立摆系统平衡位置的能控、能观性及系统的能控度.应用线性系统理论中的极点配置、线性二次型最优(LQR)和状态观测器等知识,设计了倒立摆系统线性化模型的控制器.其次,介绍了模糊控制的基本原理及模糊控制的本质,基于信息融合的思想设计了二级倒立摆系统的模糊控制器,利用Simulink构造了系统的非线性模型子系统和模糊控制器子系统,并将其有机的结合起来实现了二级倒立摆控制系统的仿真.最后,为了提高模糊控制的精度以及为了使系统具有良好的鲁棒性,采用变论域自适应模糊控制器实现了倒立摆控制系统的仿真.变论域自适应模糊控制囊括了通常所说的模型自适应、规则自组织、隶属函数自生成等优点,极大地提高了控制品质.并且通过将系统变量初始状态参数的封装,将此种变论域自适应模糊控制器与传统模糊控制器的控制效果进行比较,从不同的控制器对系统控制的摆角稳定曲线和摆角稳定域说明这种变论域自适应模糊控制器有着例如其控制精度高、鲁棒性强等优点.该文以倒立摆系统为对象,探讨了多种多变量非线性系统的控制方法,为我们今后从事非线性多变量系统的控制提供了值得借鉴的方法.10.会议论文崔桂梅.洪晓英.秦力舒.王建良状态变量合成的三级倒立摆的模糊神经网络控制2003为解决模糊神经网络在控制多变量系统时的规则组合爆炸问题并同时获得最佳结构和参数,结合SCNN训练竞争出最佳模糊标记数以及改进的遗传算法优化网络的权值,提出SCNN优化的用状态变量合成模糊神经网络控制二级倒立摆.该方法既能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题,又能对状态变量可按性质和类型分类的多变量系统,大大减少模糊神经网络控制器的规则数,有利于利用专家的控制经验.实验结果证实该方法的控制效果好,鲁棒性强.引证文献(2条)1.阮俊瑾.丁肇红基于Mamdani分离变量法的倒立摆模糊控制系统设计[期刊论文]-上海应用技术学院学报(自然科学版)2008(4)2.刘立新.黄建娜.唐建生单级倒立摆系统中模糊控制理论的应用[期刊论文]-中国制造业信息化2008(13)本文链接：授权使用：西安电子科技大学(xadzkj)，授权号：9aa6d3fa-1981-47a6-9782-9e44011db445下载时间：2010年12月6日