模糊规则控制一种绝对不稳定系统

本文设计了一个高精度、高分辨率的模糊控制器，并用以控制二阶倒立摆获得成功。提出了一种处理多变量系统的新观点，给出了模糊控制二阶倒立摆的控制规则；和一种强有力的清晰化方法，从而使模糊控制器的输出更加细腻，应用上述理论设计的高精度、高分辨率的模糊控制器，对二阶倒立摆进行实时控制获得成功。     

平面一级倒立摆的稳定控制

平面倒立摆系统是进行控制理论研究的理想实验平台.在对平面一级倒立摆进行运动学和动力学分析的基础上,采用拉格朗日方程建立了它的动力学模型.分别设计了LQR控制器和模糊控制器,应用所设计的控制器对倒立摆系统进行了实时控制实验.验证了两种控制方法的优缺点.     

三级倒立摆的加权变量模糊神经网络控制

为了提高三级倒立摆系统控制的响应速度和稳定性,在设计Mamdani型摸糊推理规则控制器控制倒立摆系统稳定的基础上,设计了一种更有效率的基于Sugeno型模糊推理规则的模糊神经网络控制器。该控制器使用BP神经网络和最小二乘法的混合算法进行参数训练,能够准确归纳输入输出量的模糊隶属度函数和模糊逻辑规则。通过与Mamdani型控制器的仿真对比,表明该Sugeno型模糊神经网络控制器对三级倒立摆系统的控制具有良好的稳定性和快速性,以及较高的控制精度。     

二级倒立摆的Sugeno型模糊神经网络控制

为了提高二级倒立摆系统实时控制的响应速度和稳定性,在设计Mamdani型模糊推理规则控制器控制倒立摆系统稳定的基础上,设计了一种更有效率的基于Sugeno型模糊推理规则的模糊神经网络控制器。该控制器使用BP神经网络和最小二乘法的混合算法进行参数训练,能够准确归纳输入输出量的模糊隶属度函数和模糊逻辑规则。通过与Mamdani型控制器的仿真对比及实际控制实验结果,表明该Sugeno型模糊神经网络控制器对二级倒立摆实验装置的控制具有良好的稳定性、快速性和较高的控制精度。     

二级倒立摆的Sugeno型模糊神经网络控制

为了提高二级倒立摆系统实时控制的响应速度和稳定性,在设计Mamdani型模糊推理规则控制器控制倒立摆系统稳定的基础上,设计了一种更有效率的基于Sugeno型模糊推理规则的模糊神经网络控制器.该控制器使用BP神经网络和最小二乘法的混合算法进行参数训练.能够准确归纳输入输出量的模糊隶属度函数和模糊逻辑规则.通过与Mamdani型控制器的仿真对比及实际控制实验结果,表明该Sugeno型模糊神经网络控制器时二级倒立摆实验装置的控制具有良好的稳定性、快速性和较高的控制精度.     

基于T-S型的平面倒立摆双闭环模糊控制研究

针对多变量、非线性、强耦合的平面一级倒立摆系统,设计了双闭环模糊控制器.在系统数学模型的基础上,将平面一级倒立摆系统近似分解成2个非耦合的独立运动,然后利用极点配置的反馈控制方法,设计了2个模糊控制器,分别控制两个独立运动.解决了模糊控制规则数随输入变量数指数增加问题,降低了倒立摆控制系统设计的难度和复杂度.     

倒立摆系统的自摆起和稳定控制

为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制，该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先，采用Bang—Bang控制理论设计开环时间最优控制器，实现倒立摆的平稳快速摆起，同时设计经典PID控制器控制小车位置；然后采取线性二次型最优控制理论设计LQR控制器，将倒立摆稳定在平衡位置。计算机仿真和倒立摆系统实时仿真表明，文中提出的控制策略和控制算法得到了很好的验证，取得了满意的效果。     

倒立摆的双闭环模糊控制

对倒立摆采用双闭环的模糊控制方案，内环控制倒立摆的角度，外环控制倒立摆的位置，两个模糊控制器的设计都很简单，执行时间很短。在实际倒立摆装置上的实验结果验证了该方案的可行性和良好的控制性能。     

倒立摆的一种模糊控制方法

提出一种模糊控制方案,实现对倒立摆系统的平衡控制.针对倒立摆系统多变量的特性,采用双模糊控制器方案,分别对摆杆倾角和小车位移设计模糊控制器,大大降低了设计难度;为了实现对摆角和位移双重控制的功能,采用两个控制器轮流控制的策略,当摆角偏差或角速度值较大时,摆角控制器起作用,保持摆杆的垂直,反之,位移控制器起作用,调整小车位置不越界.在实际的物理设备上进行了实时控制实验,实验结果验证了方案的正确性和有效性.     

平面倒立摆建模与最优控制算法的研究

倒立摆系统是一个多变量、非线性、高阶次、强耦合、欠驱动的自然不稳定系统,是自动控制理论教学和研究中典型的物理模型。本文以平面倒立摆系统为研究对象,使用拉格朗日方程建立了多级平面倒立摆的数学模型。采用线性二次最优控制算法,分别设计了LQR及LQR-模糊控制器,实现平面多级倒立摆的平衡控制,结论证明了本文设计的LQR控制器有很好的稳定性、鲁棒性和适应性。     

基于LQR三级倒立摆变论域自适应模糊控制

针对传统模糊控制的不足,以三级倒立摆为例,应用变论域自适应模糊控制理论,给出了三级倒立摆的数学模型,并验证了其可控性。考虑到三级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR理论先设计出状态反馈器,再进行降维处理。最后利用变论域自适应模糊控制理论给出伸缩因子,从而得到变论域自适应模糊控制器。仿真结果表明,该方法控制精度高,具有良好的稳定性和鲁棒性,可实现倒立摆系统的随动控制。     

基于模糊神经网络的倒立摆非线性系统分析

倒立摆系统以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置;针对倒立摆系统的平衡控制问题,提出了用一种应用神经网络来控制倒立摆的方法,同时由于神经元网络的训练的反复性,因此在系统中加入一个模糊控制器,来对神经网络输出的控制变量进行补偿,使神经元网络训练的权值能够始终保持在某一稳定值,从而保证了控制器稳定,仿真实验结果表明采用该方法设计的并联型模糊神经网络控制器对倒立摆这一先天不稳定的系统具有理想的控制效果。     

模糊控制在非线性系统中的研究

在近年来控制领域的各种研究中,基于T-S-K模型进行故障诊断的研究已经成为热点方向。该文利用T-S-K模型可用局部线性化的线性模型来描述非线性系统的方法,分别设计了模糊检测观测器和模糊控制器,并将设计的观测器以及控制器对一级倒立摆模型进行仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。     

改进遗传算法优化设计模糊控制系统的研究

对T-S模糊控制器的自动设计进行了研究,提出了一种基于遗传算法的自动设计方法。运用并行分布补偿(PDC)思想将T-S模糊控制器分解为多个局部线性控制器,运用极点配置法设计各个局部线性控制器,所配置的极点参数由改进遗传算法进行鲁棒优化。以单极倒立摆为控制对象,运用所提出的方法进行了T-S模糊控制器的设计,实现了对单极倒立摆的模糊控制。仿真结果表明,该方法实现了T-S模糊控制的自动设计,在T-S模糊控制系统的训练精度、鲁棒性等方面具有更好的效果。     

基于FPGA的模糊逻辑控制器的硬件实现

提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的模糊逻辑控制器的硬件实现方法,并将其用于倒立摆控制系统。实验研究表明,在倒立摆倾角小于10°时,软件或硬件控制效果相当,在倾角大于10°时硬件模糊控制器的控制效果明显优于软件模糊控制器的控制效果,而且前者的抗扰动性能更好。当倾角大于30°时,由于机械性能方面的原因,倒立摆的稳定性有所降低。因此,采用该方法不仅快,而且是一种足以灵活完成数字模糊控制器的方法。该设计方法稍加修改亦可应用于其他控制场合,具有良好的通用性。     

不确定平面二级倒立摆的鲁棒自适应控制

为提高倒立摆控制系统的抗扰动能力,降低其对未建模动态等的敏感度,研究了不确定平面二级倒立摆的鲁棒自适应控制器的设计方法。把倒立摆动力学模型分解为确定和不确定两部分,用一个非线性参数化模糊逻辑系统逼近平面二级倒立摆的不确定动态,采用李雅普诺夫稳定性理论推导出使平面二级倒立摆的状态误差渐近收敛的鲁棒控制器及自适应律。理论分析和仿真结果表明所提出的控制算法是有效的。     

基于LQR的平面二级倒立摆控制策略研究

本文对平面二级倒立摆运用分析动力学方法建立其数学模型,以LQR理论设计了平面倒立摆的最优控制器,在此基础上运用变量融合技术设计了参数自调整双模糊控制器,从而降低模糊控制器的输入变量维数,大大减少模糊控制的规则数,并研究了量化因子对控制效果的影响.应用所设计两种控制器进行系统仿真与实时控制实验,其结果证明两种控制器都能保证良好的控制精度,响应速度快,有良好的稳定性和鲁棒性。     

一级直线倒立摆匀速行走的模糊控制研究与实现

当前针对倒立摆的研究一般是把角度控制或者位置控制作为控制目标,很少着眼于速度控制,有鉴于此,设计了一种简单的模糊控制器,应用于一级直线倒立摆的匀速行走控制中;仿真实验和实物实时控制实验均验证了该控制器的有效性,对于设定的速度整定值,通过调整几个比例环节的系数,系统具有很好的动态性能指标,而且控制器在有外界扰动时体现了很好的抗扰性;考虑到实际物理系统中倒立摆行程的限制,设计的自动换向开关实现了倒立摆在一段给定的行程上匀速来回行走的控制目标,通过手动切换开关也能实现倒立摆的位置控制。     

自平衡机械系统匀速行走模糊控制

针对自平衡机械系统的研究很少着眼于速度控制,设计一种简单的模糊控制器,应用于一级直线倒立摆的匀速行走控制中.对于设定的速度整定值,通过调整几个比例环节的系数,系统具有很好的动态性能指标,而且控制器在有外界扰动时体现了很好的抗扰能力.考虑到实际物理系统中倒立摆行程的限制,设计的自动切换开关实现了倒立摆在一段给定的行程上匀速来回行走的控制目标,通过手动切换开关也能实现倒立摆的位置控制,因而使得该模糊控制器能完成平衡控制、位置控制、匀速行走控制.经多次试验,给出了比例环节系数大小调整与系统动态性能指标之间关系的大致规律,实验结果验证了该控制器的有效性.     

基于T-S模糊控制模型的单级倒立摆仿真研究

为了实现对单级倒立摆非线性不稳定系统的稳定控制,本文利用模糊控制理论中的T-S模糊模型将其处理成多个局部线性模型的模糊逼近,并进行了模糊控制器的设计.通过Simulink对倒立摆系统进行了建模仿真和对系统控制效果的分析,结果表明:此模型实现了对单级倒立摆的稳定控制,并且具有模糊规则少、结构简单、很好的稳定性和快速性等优点,对于其它非线性不稳定系统的控制提出了一种有效的途径.