| 【中文题名】 | 二级倒立摆智能预测控制的研究 |
| 【英文题名】 | Study on the Double Inverted Pendulum Controlled by Intelligent Predictive Control |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-12 |
| 【中关键词】 | 倒立摆,智能预测控制,Lagrange法,广义预测控制,T-S模型, |
| 【英关键词】 | inverted pendulum,intelligent predictive control,Lagrange,General Predictive Control,T-S model, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化基础理论>自动控制理论>> |
| 【论文摘要】 |
倒立摆是一个典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统。通过对它的研究不仅可以解决控制中的理论问题,还能将控制理论涉及的三个主要基础学科:力学、数学和电学(包含计算机)进行有机的综合应用,对倒立摆系统的稳定性研究在理论上和方法上具有深远的意义。对倒立摆的研究可以归结为对非线性、多变量、不稳定系统的研究。
本文首先叙述了对倒立摆系统稳定性研究的意义,综述了倒立摆的研究现状,并介绍了当前已有的稳定倒立摆的控制方法。然后学习研究智能预测控制理论的基础知识,将智能控制的一些方法引入预测控制中,使预测控制向智能化发展。
在此基础上,我们用Lagrange法建立二级倒立摆的数学模型,并在平衡位置将其线性化,得到其平衡状态方程,根据能控性和能观性定理判断此倒立摆系统是能控能观的。然后采用可以任意精度逼近非线性函数的Takagi-Sugeno模糊模型进行推理,将输入空间分为九个模糊子空间,分别得到九个用线性方程描述的结论,采用广义预测控制策略得到九个控制量,再利用铃形隶属度函数,对九个控制量加权平均得到总控制量。
最后,针对所采用的基于T-S模型的智能预测控制方法用Borland C语言编程... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-8 |
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第一章 绪论 |
8-13 |
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§1-1 倒立摆系统研究的意义 |
8 |
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§1-2 倒立摆的研究现状 |
8-10 |
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1-2-1 用模糊控制理论控制倒立摆 |
8-9 |
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1-2-2 用拟人智能控制的方法控制倒立摆 |
9 |
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1-2-3 神经网络与遗传算法结合控制倒立摆 |
9-10 |
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§1-3 智能预测控制的研究概况 |
10-12 |
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§1-4 本课题主要任务 |
12-13 |
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第二章 智能预测控制理论基础 |
13-23 |
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§2-1 预测控制基本原理 |
13-19 |
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2-1-1 预测控制的特点 |
13-14 |
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2-1-2 动态矩阵控制 |
14-15 |
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2-1-3 模型算法控制 |
15-17 |
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2-1-4 广义预测控制算法 |
17-19 |
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§2-2 模糊控制概述 |
19-23 |
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2-2-1 模糊控制的特点 |
19 |
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2-2-2 模糊控制的基本概念 |
19-23 |
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第三章 基于 T-S 模型的智能预测控制 |
23-31 |
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§3-1 T-S 模型简介 |
23-26 |
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3-1-1 T-S 输入输出模糊模型 |
23-25 |
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3-1-2 T-S 状态方程模糊模型 |
25-26 |
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3-1-3 T-S 混合模糊模型 |
26 |
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§3-2 T-S 模型的构建 |
26-27 |
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§3-3 基于局部线性化T-S模型的GPC |
27-31 |
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第四章 倒立摆系统基本原理 |
31-43 |
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§4-1 二级倒立摆的物理结构 |
31-32 |
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§4-2 二级倒立摆的电机及速度控制实现 |
32-38 |
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4-2-1 直流PWM 伺服驱动装置的工作原理和特点 |
32-35 |
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4-2-2 H 型可逆PWM 系统 |
35-37 |
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4-2-3 绝缘栅双极晶体管(IGBT) |
37-38 |
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§4-3 倒立摆系统的特点 |
38 |
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§4-4 倒立摆系统的建模 |
38-41 |
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§4-5 倒立摆系统定性分析 |
41-43 |
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4-5-1 相关定理简介 |
41-42 |
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4-5-2 二级倒立摆系统定性分析 |
42-43 |
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第五章 二级倒立摆的智能预测控制 |
43-50 |
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§5-1 多变量系统设计存在的问题 |
43 |
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§5-2 智能预测控制在倒立摆系统中的应用 |
43-47 |
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5-2-1 二级倒立摆系统模糊模型的建立 |
43-45 |
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5-2-2 控制变量的求取 |
45-47 |
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§5-3 控制系统软件设计 |
47-48 |
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§5-4 实验结果分析 |
48-50 |
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5-4-1 倒立摆系统非线性因素分析 |
48-49 |
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5-4-2 倒立摆系统干扰分析 |
49-50 |
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第六章 结论 |
50-51 |
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参考文献 |
51-53 |
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致谢 |
53-54 |
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攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
54 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.389114 |
