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板球系统的模糊自适应控制

作　者: 费朔
导　师: 李洪兴
学　校: 大连理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 板球系统 PID控制 LQR控制模糊自适应控制
分类号: TP273.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 44次
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内容摘要

本文的研究是以模糊自适应控制为理论基础,将板球系统作为控制对象,控制的目标是控制小球能够跟踪预先设定的轨迹。板球系统是经典控制对象球棒系统的二维扩展,是控制理论研究的典型实验平台,可以用于检验控制算法。论文的主要工作如下：(1)应用拉格朗日方程,在忽略各种干扰因素的条件下,对板球系统进行数学建模,并对其进行了化简,得到了简化模型,并证明了系统的可控性。选择更能够全面反映系统各项参数的角加速度模型作为控制对象。(2)详细介绍模糊自适应控制器的设计方法,针对板球系统这个多输入多输出系统,将其模型进行变换,表达成标准形式,然后将模糊自适应控制方法应用到板球系统的控制器设计中。(3)根据各种控制方法的原理,确定各个参数的选取原则和方法,使控制效果达到最好。分别采用PID控制、LQR控制和模糊自适应控制,对板球系统进行控制,调节参数,观察仿真效果,将控制效果进行比较。为了使仿真结果更加能够反映实际情况,分别在零初始条件和相同的非零初始条件下,对系统进行了仿真验证。仿真结果表明：这种模糊自适应控制器对板球系统的控制达到了比较理想的效果。通过信号响应和控制量对比观察看到,采用模糊自适应的方法对板球系统进行控制,效果得到了改进,跟踪信号和控制量方面都得到了比较理想的控制效果。因此模糊自适应控制方法对板球系统的控制效果是最好的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 论文的研究背景和意义  8
  1.2 板球系统的研究现状  8-11
  1.3 论文的主要研究内容  11-12
2 板球系统建模及定性分析  12-20
  2.1 拉格朗日方程及其特点  12-13
  2.2 板球系统的数学模型  13-16
  2.3 板球系统的简化模型  16-19
    2.3.1 角度控制量模型  16-17
    2.3.2 角加速度控制量模型  17-19
  2.4 本章小结  19-20
3 板球系统控制理论介绍  20-39
  3.1 PID控制  20-21
    3.1.1 位置式PID控制算法  20
    3.1.2 增量式PID控制算法  20-21
  3.2 LQR控制  21-22
    3.2.1 LQR控制方法概述  21
    3.2.2 LQR控制器设计  21-22
  3.3 模糊控制  22-26
    3.3.1 模糊控制器组成  23-24
    3.3.2 模糊控制器设计步骤  24
    3.3.3 模糊控制器分类  24-26
    3.3.4 模糊控制的发展方向  26
  3.4 模糊自适应控制  26-38
    3.4.1 自适应控制概述  26-27
    3.4.2 模糊自适应控制  27
    3.4.3 间接模糊自适应控制问题描述  27-28
    3.4.4 控制器设计  28-33
    3.4.5 多输入多输出控制器设计  33-38
  3.5 本章小结  38-39
4 板球系统的simulink仿真实现  39-52
  4.1 板球系统的非线性仿真模型  39-40
  4.2 PID控制器设计  40-43
  4.3 LQR控制器设计  43-46
  4.4 模糊自适应控制器设计  46-51
  4.5 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-56
附录A 系统建模中各参数意义  56-57
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  57-58
致谢  58-59

板球系统的模糊自适应控制

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