倒立摆智能控制算法的研究毕业

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1、摘要毕业论文倒立摆智能控制算法的研究摘要倒立摆是典型的多变量、非线性、强耦合的自然不稳定系统。本设计选用单级旋转倒立摆，采用模糊控制的智能算法进行倒立摆的稳定控制研究。为了克服模糊控制中存在的不足之处，引入了线性二次最优控制和状态变量融合函技术。论文主要工作如下：采用用拉格朗日方程建模法建立旋转式倒立摆系统数学模型，并对其线性化得到系统的状态方程。首先利用线性二次最优控制对倒立摆进行了稳定控制仿真研究，求得最优状态反馈阵；为了解决控制中的“规则爆炸”问题，引入了融合技术。本文所使用的融合技术是根据线性二次最优控制原理，计算出倒立摆系统的状态反馈矩

2、阵，生成转换状态向量的融合函数，采用融合技术设计“线性融合函数”将最优控制理论与模糊控制算法的结合起来设计模糊控制器。用Matlab/Simulink工具对旋转倒立摆模糊控制系统进行仿真研究，最后结果证明：所设计的模糊控制器可以实现对倒立摆系统的稳定控制。关键词　单级旋转倒立摆；线性二次最优控制；状态融合函数；模糊控制I燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractInvertedpendulumisatypical，multi-variable.invertedpendulumnon-liner，Intelligentalgorithmbase

3、donfuzzycontrolresearchonstabilityofInvertedPendulumcontrol.Inordertoovercomethedeficienciesinthefuzzycontrol，andintroduceslinearquadraticoptimalcontrolandstatusvariablesfusiontechnology.Mainworkofthethesisisasfollows:ThemathematicalmodeloftheinvertedpendulumwithLagrangeequat

4、ionisdeduced.First，byusinglinearquadraticoptimalcontrolSimulationStudyonstabilitycontrolofInvertedPendulum，findtheoptimalStateFeedbackmatrix;Thefusiontechniquesusedinthisarticleisbasedonthelinearquadraticoptimalcontroltheory,tocalculatetheInvertedPendulumSystemStateFeedbackma

5、trix,theresultingconversionintegrationofthestatevectorfunctions.Andthenusesthefusiondesign"linearcombinationoffunctions"Thecombinationoffuzzycontrolalgorithmofoptimalcontroltheoryanddesignoffuzzycontroller.Withmatlab/simulinktoolSimulationStudyonfuzzycontrolsystemofRotaryInve

6、rtedPendulum，thefinalresultsprovedthatthedesignoffuzzycontrollercanbeachievedonstabilitycontrolofInvertedPendulumsystems.Keywords　rotationalinvertedpendulum；linearquadraticoptimalcontrol；StateFusionfunction；fuzzycontrolI目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景11.2倒立摆研究发展现状11.3倒立摆系统的控制算法2

7、1.3.1经典控制理论的方法21.3.2现代理论控制方法21.3.3智能控制方法31.4本课题研究的主要内容5第2章倒立摆系统的定性分析和数学建模62.1倒立摆系统的特性分析62.2倒立摆系统的建模72.2.1旋转倒立摆的控制结构分析72.2.2数学模型的建立82.3本章小结11第3章倒立摆LQR控制器的设计与仿真123.1LQR控制器的设计与调节123.2LQR控制器的仿真研究143.3本章小结17第4章模糊控制原理与模糊控制器设计184.1模糊控制理论的基本知识184.1.1模糊控制的数学基础184.1.2模糊控制系统的特点194.2模糊控制

8、器基本原理204.3模糊控制器设计214.3.1模糊控制器的结构设计22III4.3.2精确量的模糊化方法234.3.3模糊推理244.