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《平面倒立擺自適應滑模模糊控制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第22卷第7期控制與決策2007年7月Vol.22No.7ControlandDecisionJuly2007文章編號:100120920(2007)0720774204平面倒立擺自適應滑模模糊控制段學超,仇原鷹,段寶巖(西安電子科技大學機電工程學院,西安710071)摘要:采用拉格朗日方程建立平面倒立擺的動力學模型,并將其在平衡位置進行線性化,得到了系統(tǒng)在X和Y兩個正交控制方向解耦的近似模型.針對每一個控制方向上由互相耦合的基座小車定位子系統(tǒng)和擺桿鎮(zhèn)定子系統(tǒng)組成的欠驅動系統(tǒng),設計了自適應滑模模糊控制器,實現了基
2、座小車沿圓周行走條件下擺桿的運動平衡控制.行走實驗驗證了所提出控制算法的有效性.關鍵詞:平面倒立擺;解耦;欠驅動系統(tǒng);自適應滑模;模糊控制中圖分類號:TH15;TP273文獻標識碼:AAdaptiveslidingmodefuzzycontrolofplanarinvertedpendulumDUANXue2chao,QIUYuan2ying,DUANBao2yan(SchoolofElectromechanicalEngineering,XidianUniversity,Xi’an710071,China.Co
3、rrespondent:DUANXue2chao,E2mail:xchduan@xidian.edu.cn)Abstract:AdynamicalmodeloftheplanarinvertedpendulumisdevelopedbyusingLagrangeequations.Bythelinearizationofthemodelatitsequilibriumyields,thedecoupledlinearsystemsoftheinvertedpendulumintwoperpendicularcon
4、troldirectionsareobtained.Bothofthetwosystemsconsistoftwocoupledsubsystemsincludingpositioningsubsystemofthebasecartandbalancingsystemofthepole.Foreachdirection,theadaptiveslidingmodefuzzycontrolapproachisdeveloped.Finally,thecircularmotionofthebasecartisimpl
5、ementedandthepoleiskeptbalance.Amotionexperimentshowstheeffectivenessoftheadaptiveslidingmodefuzzycontrolstrategy.Keywords:Planarinvertedpendulum;Decoupling;Underactuatedsystem;Adaptiveslidingmode;Fuzzycontrol1引言平面內的2個正交控制方向存在耦合作用,而且在倒立擺是一類典型的不穩(wěn)定、非線性、高階次、每個控制
6、方向上的擺桿鎮(zhèn)定和小車定位也存在耦欠驅動耦合系統(tǒng).對倒立擺的控制涉及到控制科學合.另外,平面倒立擺的擺桿可以沿平面內的任一軸中處理復雜對象的關鍵技術,因而倒立擺已成為公線轉動,而角度的測量僅采用2個一維旋轉編碼器[1,2]代替二維測量設備認的自動控制理論的典型實驗設備.按照基座,所以其控制難度大大增加.平面的運動形式分類,倒立擺主要有直線型、旋轉型(環(huán)倒立擺更加突出的非線性、耦合性、多變量特點,使形)和平面型3大類.目前,直線型倒立擺以結構相其控制的實現更具挑戰(zhàn)性.對簡單、形象直觀、構件參數易于改變和價格低廉等本
7、文以固高GPIP2002型平面倒立擺為研究對優(yōu)點,已廣泛應用于教學實驗.雖然旋轉型倒立擺的象,采用拉格朗日方程建立了平面倒立擺的數學模基座運動形式與直線倒立擺有所差異,但二者相同型.將其在平衡位置進行線性化,得到了2個在X之處是基座僅有一個自由度,從而人們借鑒較為成和Y方向解耦、各具有2個二階子系統(tǒng)的4階欠驅熟的直線倒立擺的研究經驗,產生了大量的理論成動系統(tǒng).針對X方向的每一個子系統(tǒng)設計了滑模[3]果.面,根據滑模面斜率和各系統(tǒng)控制對系統(tǒng)動態(tài)性能平面倒立擺是上述3類倒立擺系統(tǒng)中最為復雜的影響,分別采用模糊推理,根
8、據系統(tǒng)狀態(tài)實時調整的一類,這是因為平面倒立擺的基座可以在平面內滑模面的斜率和各子系統(tǒng)在系統(tǒng)控制中的作用,從自由運動,具有2個自由度.平面倒立擺不僅在基座而構成自適應滑模模糊控制器,并用于平面倒立擺收稿日期:2006203210;修回日期:2006206227.基金項目:國家自然科學基金重點項目(10433020);教育部留學回國人員實驗室基金項目(030401).作者簡介
