三并联耦合倒立摆控制规律研究

论文摘要

三并联耦合倒立摆系统是一种高阶的非线性关联大系统。此系统不仅结构复杂参数多,而且其中存在着参数的摄动和相互关联的变化,故对其进行精确的建模是很困难的。要找到有效的控制方案以实现它的稳定控制同样是一件比较复杂的事情。 本文就是对以上问题进行了深入细致的研究和分析。文中应用现代控制理论、滑模变结构控制理论和模糊控制理论设计了两种三并联耦合倒立摆系统的控制方案。首先,介绍了整个系统的物理结构,推导出了系统近似的线性定常系统模型并对系统进行了初步分析。接着用具备自适应控制特点的滑模变结构控制理论,设计了系统的滑模变结构控制方案。再用具备一定人工智能的模糊控制理论设计了系统的模糊逻辑控制方案。同时对两种控制方案分别进行了仿真分析,编写了两种方案的计算机实时控制程序。最后对整个系统进行了计算机控制实验以检验上述两种方案的有效性,实验取得了比较理想的效果。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第二章 系统建模与初步分析
• §2.1 三并联耦合倒立摆系统的物理结构
• §2.2 系统被控对象状态空间方程的推导
• §2.3 倒立摆系统模型参数的测量
• §2.4 倒立摆系统运动的初步分析
• §2.5 本章小结
• 第三章 滑模变结构控制器的设计
• §3.1 滑模变结构控制概述
• 一.滑模变结构控制的基本概念
• 二.变结构控制系统的设计
• §3.2 三并联耦合倒立摆滑模变结构控制系统的滑模设计
• §3.3 三并联耦合倒立摆滑模变结构控制规律的设计
• §3.4 三并联耦合倒立摆滑模变结构控制系统仿真
• §3.5 滑模变结构实时控制程序的编制
• §3.6 本章小结
• 第四章 模糊逻辑控制器的设计
• §4.1 模糊逻辑控制概述
• §4.2 输入输出变量的模糊化
• 一.输入量的变换
• 二.输入量和输出量的模糊分割
• §4.3 模糊集合隶属度函数的确定
• §4.4 控制规则的建立
• §4.5 确定模糊推理和去模糊化方法
• §4.6 用MATLAB仿真子系统的模糊控制方案
• §4.7 模糊控制系统实时控制程序的编制
• §4.8 两种方案的比较
• §4.9 本章小结
• 第五章 系统实验与分析
• §5.1 系统各环节的简单分析
• §5.2 实验步骤
• §5.3 系统的非线性和干扰分析
• 结束语
• 致谢
• 作者在硕士期间发表的学术论文
• 参考文献
• 附录