智能控制算法研究及其在直线多级倒立摆中的实现

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1、r一———————————————■分类号!里圣21：垒UDC论文题目1Ol26—30856022密级——编号研究生：莹旦娟指导教师：趔丞筐熬援专业：槿式迟别兰蟹篚丕统研究方向：蟹能控剑学院：电王信息工程堂院2011年5月15日原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究．T作及取得的研究成果。除本文已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得凼墓直太堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同：基对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：指导教师签名：在学期间研究成果

2、使用承诺书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意：若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。学位论文作者签名』毳釜固亟日期：担址!￡I!厂指导教师签名：日期：宣垒丝：￡z∥惴6肌5胂7M8㈣8M1胛Y内蒙古人学硕士

3、学位论文智能控制算法研究及其在直线多级倒立摆中的实现摘要随着人工智能和计算机技术的发展，已经有可能把自动控制和人工智能以及系统科学中一些有关学科分支结合起来，建立一种适用于复杂系统的控制理论和技术。对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。智能控制正是在这种条件下产生的。课题主要完成以下三个方面的工作：1．针对简单遗传算法的局限性，在二次型最优调节(LQR)控制基础上，改进遗传算法，加入具有精英策略的自适应交叉和变异寻优用于并确定LQR权重矩阵参数Q和R。设计了直线两级倒立摆的GA．LQR稳摆控制

4、器，做仿真并在倒立摆实时实现。实测和结果证明控制器的有效性，可实现对扰动的快速反应，并具有动态稳定性和鲁棒性。2．研究模糊控制算法，采用基于融合函数降维的模糊控制。在GA．LQR的基础上，构造线性融合函数，将二级倒立摆状态变量融合成综合误差E和综合误差变化EC，作为二级倒立摆模糊稳摆控制器的输入。仿真并用于直线二级倒立摆稳摆，实测证明算法响应速度快，稳定性好。3．设计完成基于能量反馈理论的倒立摆的起摆控制器与GA．LQR稳摆控制器。由起摆控制器控制直线一级倒立摆实现自起摆，当到达倒立竖直向上位置后，立即切换到GA．LQR稳摆控制，完成从起摆到稳摆的全程控制。关键词：GA—LQR控

5、制，降维模糊控制，能量反馈，倒立摆，实时控制内蒙古人学硕士学位论文INTELLIGENTCONTROLALGORJTHMRESEARCHANDI卫仰LEⅧNTATIONINRECTILn汀EAR卫、，ⅡⅡ，TI—STAGEINVERTEDPENDULUMSYSTEMABSTRACT、矾ththedeVelopmentofartificialintelligenceandcomputertechnologyhasthepotentialofautomaticcontr01andartificialintelligenceandsystemssciencerelateddiscipl

6、inesinthenuInberofbranchescombinetocreateacomplexsystemforcontroltheo拶andtechnology．Formanycomplex§ystems，itisdi瓶culttoestablish2u1e仔．ectiVemathematicalmodelandtheuseofconVentionalcontrolmeo巧tOthequantitatiVecalculationandanalysis，quantitatiVemethodsmustbecombinedwiththequalitatiVeapproachcon

7、tr01．Intelligentcontrolisproducedundertheseconditions．Maintopicoftheworktocompletethefollowingt11re：easpects：1．LimitationsforthesiII】plegeneticalgorimm，inthelinearquadraticregulator(LQR)control，basedonimproVedgeneticalgorithm，tojointheelitest