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二级旋转倒立摆实时控制的研究天津理工大学研究生学位论文昵胨妒垦研究方向:复杂系统智能控制理论及应用学科专业:控制理论与控制工程作者姓名:李毅指导教师:高强年分类号:密级:
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撅岛移/誊毅学位论文版权使用授权书独创性声明础年墨盗堡兰太鲎墨盗垄墨盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨盗墨墨太堂学位论文作者签名:签字日期:以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子导师签名:二旯刃月芎日本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文仁特别加以标注和致跚之处外,论义话渌人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本学位论文作者完全了解可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编,文件。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得弓月歹日
摘要倒立摆系统是一个复杂的高阶次、多变量、非线性、强耦合、自然不稳定的系统。旋转倒立摆是一种典型的倒立摆装置,与同级的直线轨道倒立摆相比,结构简单紧凑,但模型更加复杂和不稳定,对控制算法提出了更高的要求,增加了控制难度。倒立摆系统的控制可以用多种方法来实现,当一种新的控制算法提出以后,就可以考虑通过倒立摆装置来验证其正确性和实用性。因此,对倒立摆系统的研究在验证及改进控制算法方面有着深远的意义。本文使用柯尼希定理分析摆杆能量,并与常规分析方法进行了比较,验证了新的分析方法不仅结果币确,而且减小了计算量。进而,应用拉格朗同方程,建立了一级、二级旋转倒立摆系统的动力学方程,并计算出两系统的一般形式的状态方程。在此基础上,针对旋转倒立摆的控制所丌展的研究包括:应用二模糊控制器并联控制和多变量广义预法、基于P偷淖刺蠢】刂啤⒒赥模型的逐级模糊控制和远缎倒立摆系统进行仿真和实时控制;应用三模糊控制器并联控制、神经网络和多变量广义预测控制对二级旋转倒立摆系统进行仿真。上述实验的仿真结果以及实时控制结果证明了不同控制方法的可行性。在已分析方法中基于P偷闹鸺赌:刂疲唤瞿鼙Vは低澄榷ǎ铱商岣呦低晨刂凭ǘ龋充分证明了逐级控制策略的币确性,优异性。关键词:二级旋转倒立摆实时控制神经网络控制测控制对一级旋转倒立摆系统进行仿真和实时控制:应用⒒贚的融合函数预测控制模糊控制
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第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.国内外研究现状分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..、⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..第二章智能控制算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.广义预测控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...模糊模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯神经网络控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..斯ど窬DP汀网络⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯自适应神经模糊推理系统第三章对于一级旋转倒立摆系统的研究⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..数学模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.低匙刺匠獭对一级旋转倒立摆系统的实时控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..捎枚:刂破鞑⒘?⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..第四章对于二级旋转倒立摆系统的研究⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..录目.
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第一章绪论国内外研究现状分析倒立摆系统是一个典型的多变量、高阶次、不稳定、强耦合的非线性系统。因此,它被认为是控制理论研究中的理想的被控对象,是挖