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论文中心|计算机应用 ]基于T-S模糊控制模型的单级倒立摆仿真研究 |
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| 原文： |
引言
倒立摆系统是一个典型非线性多变量不稳定系统，在航空航天和机电一体化等领域如火箭箭身的姿态稳定控制及机器人多自由度运动稳定设计中得到了广泛的应用，因此对其进行工程化应用研究意义重大 [1-11]。本文基于T-S模糊模型，将单级倒立摆系统的非线性多变量特性处理成为多个局部线性模型的模糊逼近，通过Simulink建模仿真和分析，实现了对系统稳定和快速控制。
1.单级倒立摆系统的数学模型
单级倒立摆具体结构如图1所示，摩擦忽略不计。
图1 倒立摆系统
取系统模型的物理参数为：小车质量M=8.0kg；倒立摆的质量m=2.0kg；摆长的一半l=0.5kg；重力加速度g=9.8m/s2。倒立摆的动力学方程为：（1）
式中：
: 摆与垂线的夹角， rad； 倒立摆的最高点为与垂直正方向重合， ， 最低点为与垂直负方向重合的位置。
：旋转角速度 rad/s；
：系数， ；
：作用于小车上的力，N。
2．Sugeno模糊建模及控制器的设计
2.1 T-S模糊模型
连续性的倒立摆系统模糊状态方程模型为 ：若 是 and …and 是 ，则
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| 目录： |
引言
1.单级倒立摆系统的数学模型
2 Sugeno模糊建模及控制器的设计
3 仿真结果分析
4 结论 |
| 参考资料： |
[1] 曾志新，邹海明，李伟光等. 倒立摆的建模及MATLAB仿真[J]. 新技术新工艺，2005,10:16-18
[2] 陶文华. 单级旋转倒立摆的控制方法研究[C]. Proceedings of the 25st Chinese Control Conference, 2006,8: 616-619
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[5] Nenad M. and Boris T. Swinging up and Stabilization of a Real Inverted Pendulum[C]. IEEE Transactions On Industrial Electronics. 2006,53 (2): 631-639
[6] 李士勇，张云，栾秀春. 多Agent倒立摆模糊控制系统[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2005, 12(37):1628-1633
[7] 马志涛, 候涛，张红兵等. 倒立摆系统的T-S模糊控制研究[J]. 微计算机信息,2006,22(10): 69-71
[8] 黄祖毅，李东海,姜学智等. 倒立摆控制的无扰切换[J]. 清华大学学报, 2004, 44(2):266-269 |
| 简单介绍： |
| 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。 |
 点评资料 :
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