立方体系统的模糊控制算法研究

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1、南京理工大学硕士学位论文立方体系统的模糊控制算法研究摘要立方体系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合的系统，必须采用十分有效的控制策略才能使之稳定。本课题研究的意义在于以立方体系统作为对象进行控制方法和控制技术的研究．本文围绕立方体系统，首先建立了立方体系统的数学模型，分析了系统的能控能观性。将LQR控制方法应用在立方体系统上，证明LQR方法对立方体系统是有效的。因为有一个状态变量不可测，因此设计了降维观测器。接下来讨论了立方体系统的模糊控制方法研究。结合LQR理论对系统的状态变量进行降维处理，减少模糊控制器的输入变量维数，较成功地解决了立方体系统“规则爆炸”

2、问题。在模糊控制器中引入积分环节，设计出一种基于Sugeno模糊推理型的智能积分模糊控制器。利用Simulink建立立方体系统模型，实现了立方体模糊控制系统的仿真，并给出响应曲线。利用Quanser公司的实时控制软件W'mCon，以Matlab为控制工具，实现立方体实物系统的模糊控制，给出了稳定时和受干扰时的响应曲线。最后，根据LQR方法和模糊控制方法的实物控制曲线，对这两种控制方法进行了比较。仿真和实物控制的成功证明了本文设计的模糊控制器有较好的稳定性、鲁棒性和适应性。关键诃：立方体，LQR方法，模糊控制，智能积分，计算机控制硕士论文AbstractCube

3、sys把mismultivariable，nonlinear,strong-couplingandnaturallyinstable．Onlybyveryeffectivecontrolmethodsc趾balancethecube．Mypaperistostudythecontrolmethodardcontroltechnologyofthecubesystem．Themathematicalmodelofthecubeispresented．Then,itscontrollabilityandobservahitityaleanalysed．LQRthe

4、oryisusedtocontrol"thecube．Theresultsofthesimulationandreal-timecontrolshowthevalidationoftheproposedmethod．Becauseon@ofthestatevariables眦’tbemeasured．撒reduced—orderobserverisdesigned．Then,fuzzycontrolalgorithmofthecubesystemisdiscussed．Thedimensionofinputvarietiesoffuzzycontrolleri

5、sdepressedbyLQRtheory,anditcallreducetherulesoffuzzycontrollersharply．RuleExplosionproblemissolved．Byintroducingintegralcontrol,anintelligentintegralfuzzycontrollerbasedonSugenofuzzyinferenceisdesigned．ThesimulationmodelofthecubesystemhasbeensetupusingMaflab／Simulink．Fuzzycontrolofh

6、ardwarecubesystemalsohasbeenrealizedbythecombinationofMatlabandW'mconwhichisareal—timesoftwaredevelopedbyQuansercompany．Moreover,thepaperpmsentstheresponsecurvesofeachstatevariableandthecurveofcontrolquantitywhenthependuhnnisstableOrbeingdisturbed．Atlast,thetwocontrolmethods．whichar

7、eLQRtheoryandfuzzycontrol，alecomparedaccordingtotherespo船eClLrVCS．TheSuccessofsimulationandhardwarecontrolprovedthatthecubesystemwithfuzzycontrolisstable，robustandadaptiveinaway．ⅡKeywords：cube，LQRtheory,fuzzycontrol，intelligentintegral，computercontrol南京理工大学硕士学位论文立方体系统的模糊控制算法研究1绪论本章首

8、先介绍了以立方体系统为对象进行控制算法