基于倒立摆的系统模糊控制的研究

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1、ClassifiedIndex：TP273DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCandidate：Supervisor：erredPendulumSystemWangZheWuJunfengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlTheoryandControlEngineeringDateofOralExamination：March，2012University：HarbinUniversityofScienceandTechnolo

2、gy哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《倒立摆系统的模糊控制研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：互髫日期：≯1≯年≥月鸭日-。一V，哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《倒立摆系统的模糊控制研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论

3、文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密凼(请在以上相应方框内打4)作者签名：互哲日期：矽7)年二}月≯汩翮签轹奠、÷，夕日‰序另月矽了jj。·7＼“b哈尔滨理工大学工学硕士学位论文基于倒立摆系统的模糊控制研究摘要倒立摆系统由于其具有结构简单、参数易调整、成本低廉等优点，因而成为检验控制算法的典型实验装置。倒立

4、摆系统是一个高阶次、多变量、不稳定、非线性、强耦合的自然动态系统。因而在对其的控制过程中能够有效反映出系统的鲁棒性问题、非线性问题等存在于控制过程中的许多关键性问题。由于倒立摆系统与机器人的行走及火箭发射过程中的姿态调整等有极大的相似性，因而世界各地的控制专家对倒立摆系统控制问题的研究给予极度的重视，研究过程具有极其重要的理论价值和指导性的现实意义。本文针对倒立摆系统的模糊控制这一研究课题，主要研究内容如下：1．对实验室深圳固高公司生产的直线型一级、二级倒立摆系统进行数学建模，并推导其状态空间方程。然后分别对一级、二级倒立摆系统进行稳定性、能控性和能观性分析。2．对一级

5、倒立摆系统进行模糊控制算法的设计时，采用两个模糊控制器串联的方式实现模糊控制。位置模糊控制器控制小车的位置，其输出作为虚拟角度和摆杆一的实际角度相加，作为角度模糊控制器的一个输入，来控制摆杆一的摆角。采用这种串联控制，可以有效地同时控制小车的位移和角度，进一步实现一级倒立摆系统的稳定控制。3．对二级倒立摆系统进行模糊控制算法的设计时，本论文根据信息融合技术，采用融合函数，使输入变量降维，进而实现二级倒立摆系统的稳定性控制，并且有效地简化了模糊控制器的设计，解决了“模糊规则爆炸”问题。4．在Matlab／Simulink环境中对一级、二级倒立摆采用模糊控制方法分别进行仿真

6、研究，通过仿真来验证算法的有效性。通过对一级、二级倒立摆的实物系统进行实时控制，表明被控系统具有良好的稳定性、快速性和抗干扰性。关键词模糊控制；融合函数；倒立摆哈尔滨理工大学工学硕士学位论文ResearchontheInvertedPendulumSystemBasedonFuzzyControlAbstractInvertedpendulumsystem，becauseofitssimplestructure，parameterseasytoadjust，low—costadvantages，andthusbecomesatypicalexperimentalsetu

7、ptotestthecontrolalgorithm．Theinvertedpendulumsystemisahigherorder,multi—variable，unstable，nonlinear,strongcouplingnaturaldynamicsystem．ThereforeitiseffectivetOreflecttherobustnessofthesystem，non—linearproblemsetcmanyofthekeyissuesexistinthecontrolprocess，throughtheproces