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《倒立擺模糊控制系統(tǒng)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)2004年增刊倒立擺模糊控制系統(tǒng)研究周盛明’徐宇茹‘邱立波2徐坷文‘李廷軍‘(1海軍航空工程學(xué)院，煙臺(tái)市2640012煙臺(tái)市技術(shù)學(xué)院，煙臺(tái)市264000)摘要:提出了一種利用模糊控制器進(jìn)行倒立擺控制的方法，建立了倒立擺的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真結(jié)果表明，該方案可以得到較為滿意的結(jié)果。關(guān)健詞:倒立擺模糊控制器計(jì)算機(jī)仿真StudyonControlSystemofHandstand-penBasedonFuzzyControlZHoushengoringXuYuru'QiuLibo2Xvkewen'LiTin幻unNavalAeronauticsEngine
2、eringInstitute,Yantai264001，)YantaiTechnologyCollege,Yantai264000Abstract:Thispaperpresentsacontrolmethodofhandstand-pendulumusingfuzzycontrollerandconstructsthemathematicalmodelofpendulum.Thesatisfiedresultsareachievedwiththisscheme.Thesimulationresultsshowthatthisschemeissatisfying.Keywords:
3、Handstand-pendulum,fuzzycontroller,computersimulation1引言倒立擺小車(chē)系統(tǒng)如圖1所示。它由質(zhì)量為lul的小車(chē)，長(zhǎng)為2L的倒立擺構(gòu)成。倒立擺質(zhì)量為m，鉸鏈在小車(chē)上。小車(chē)在控制函數(shù)f-u(t)的作用下，沿滑軌在x方向運(yùn)動(dòng)，使倒立擺在垂直平面內(nèi)穩(wěn)定。x=0.05m，倒立擺的角度4p=0.08rado我們通常用狀態(tài)空間法來(lái)解決多輸入、輸出的問(wèn)題。對(duì)這個(gè)倒立擺問(wèn)題我們嘗試控制倒立擺的角度(V和小車(chē)的位置x。要求小車(chē)應(yīng)在5秒內(nèi)到達(dá)期望位置，并且上升時(shí)間在5秒之內(nèi)，同時(shí)限制倒立擺的最大角度為2度(0.35弧度)，在5秒內(nèi)穩(wěn)定。圖1圖中符合意義說(shuō)
4、明如下:M一小車(chē)的質(zhì)量(M=lkg);。倒立擺的質(zhì)量(m=0.1k);F一加給小車(chē)的外力;b一小車(chē)的磨擦系數(shù)(50N/s);2L一倒立擺的長(zhǎng)度(2L=2m);x一小車(chē)的位置。2系統(tǒng)分析與建模經(jīng)分析，系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程組為:__勸.3m[L徉sinop一百gsin4]一石月卜:(1)3M+m(l一-Cosz})4電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)2004年增干1】二3，_鉀‘.丁丁嘆9sin價(jià)一赴05少)(2)4L由于價(jià)較小，系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程組可線性化為:熬口_._.一一一尸甲一“西卜g1=一傀盡卜記功中+傲(3)M+-從4m3，.__.(4)鉀二二下丁氣9毋一‘筍=摺尹一7尹4L把月代入(4)式可以
5、得到:必券=-動(dòng)酷￡礦如+伽禪卜啥毋+瑪降卜“丫助一洲力碑令x;=x，x:=碑=式，x3二價(jià)，x;=碑可得碑0，-l，r0門(mén)0.esxl...1ll0.es..es!es..wees碑00!es叮e口口壓es凡二eswees兀es.--一丫一叨tes石+eseUles.es秀01tes凡!es0(5)l‘eses00.eses.eses再00weesesL凡，eslJL.萬(wàn)了啥+叨獷J一辮-Jr﹁esxlleses.es-l，一1一l一l0﹁esesX.xleses10oles凡es.11esesesesesesy--es..一-1.ees--eseseses.eses00j.0.
6、eses(6)es價(jià)Ie凡es.1.es凡LJJL.esJJes.esraes凡es.J計(jì)算A的極點(diǎn)為0，一5.1188，一2.6013，2.7476，有一個(gè)極點(diǎn)在右半平面，原系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。而根據(jù)原系統(tǒng)的可控性，rank([BABAZBA3B」)=4，因而是可控的，可以任意配置系統(tǒng)的極點(diǎn)。。.3一-一.一-二，j耐〔ra幻:，__，.，二加.0.25曰0.2-翻*廣一籠令，琂Jop.倒立擺，’.:匕es山一。.05—?，，宜，，.獷氣言一.寧氣岔洲t(5)230145圖2圖3r0eses1.000000esesC.U其電A1一4.9725一0.71780-勝走Ax+Bu系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于
7、(5)·(6)式，一se0se001.0000y=Cx‘10..L3，72947.89590電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)2004年增刊在matlab中，命令1qr(A,B,Q,R)可解連續(xù)時(shí)間的線性二次型調(diào)節(jié)器問(wèn)題，并可解與其有關(guān)的黎卡提方程。該命令可計(jì)算最佳反饋增益矩陣K，并且產(chǎn)生性能指標(biāo):‘一戶x'QX十“'Ru)dt在約束方程.戲=Ax十B“條件下達(dá)到極小的反饋控制律:u=-Kx?？汕蟮?K二〔-22.3607,-30.1549，-142.8290，-52.25461，此
