文档介绍：目录
绪论 1
1 倒立摆系统的建模 2
倒立摆系统的特性分析 2
二级倒立摆系统的数学建模 2
基于牛顿力学的二级倒立摆系统数学模型建立 4
二级倒立摆系统数学模型的线性化处理 4
2 线性二次型最优控制(LQR)的方案设计 6
二级倒立摆性能分析 6
稳定性分析 6
能控性能观性分析 6
线性二次型最优调节器原理 7
加权阵Q和R的选择 8
3 模糊控制的基本原理 10
模糊理论的基本知识 10
模糊控制概述 10
模糊集合 10
模糊规则和模糊推理 11
反模糊化 12
模糊控制系统的设计 12
模糊控制系统的组成及原理 12
模糊控制器设计的基本方法与步骤 14
二级倒立摆模糊控制器的设计 15
4 二级倒立摆模糊控制系统的MATLAB仿真 18
基于最优调节器的二级倒立摆控制系统的MATLAB仿真 18
基于模糊控制器的二级倒立摆控制系统的MATLAB仿真 21
二级倒立摆模糊控制系统的仿真波形 21
量化因子和比例因子对模糊控制器性能的影响 22
两种控制系统的MATLAB仿真对比研究 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
附录 27
摘要
本文以二级倒立摆模型为控制对象,首先阐述了倒立摆系统控制算法的研究发展过程和现状,介绍了倒立摆系统的结构和数学模型,并详细推导了二级倒立摆的数学模型。
其次,本文主要研究倒立摆系统的现代控制方法以及智能控制方法,用LQR最优控制方法、模糊控制理论设计了控制器,通过MATLAB及SIMULINK仿真两个控制器,分析指出两方法的优缺点,结果表明:智能控制策略不仅能满足非线性系统的控制要求,而且能明显改善控制指标,整个系统具有更好的动态特性。
最后完成了二级倒立摆系统控制程序的设计和调试,实验取得较好的仿真控效果,并对实验结果进行了详细的分析。结论部分对本课题的意义、目的和工作内容进行总结。
关键词:二级倒立摆,最优控制,模糊控制
ABSTRACT
The paper is focused on the double inverted pendulum. After discussing the historical development process and the current tendency of the research
based on the inverted pendulum, the paper firstly introduced the structure and deduced the mathematical model of the double inverted pendulum. Then focuses mainly on the research of the inverted pendulum system's control using the dynamical control methods as well as the intelligent control methods, I developed the system controllers based on the LQR optimal control methods and the fuzzy control methods ,I also simulated the whole system by using the MATLAB and the SIMULINK, after that the advantages and disadvantages of the two control methods has been analysed .So the conclusion indicates that the intelligent control strategies can not only achieve the controlling demand of the non-linear system, but also meliorate significantly the control index of the system, as a result , the whole system's dynamic characteristic has been improved greatly. Lastly, I designed and deb