二级倒立摆云模型pid控制研究

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1、分类号：密级单位代码１０１５１ＵＤＣ：？大綱乂学全日制学术型硕±研究生学位论文二级倒立摆云模型ＰＩＤ控制研究张敏指导教师李巧教授申请学位类别工学硕±学科巧业）名称控制科学与工程学位授予单位大连海事大学２０１６年３月分类号密级ＵＤＣ单位代码１０１５１大连海事大学硕±学位论文二级倒立摆云模型門Ｄ控制研究张敏指导教师李巧职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位类别工学硕±学科（专业）控制科学与工程％论文完成日期

2、２０１６年１月答辩日期２０化年３月答誦会主席ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｌｏｕｄＭｏｄｅｌＰＩＤＣｏｎｔｒｏｌｏｆＤｏｕｂｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＰｅｎｄ山ｕｍ乂化ｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＤａｌｉａｎＭａｒｉ估ｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎａｒｔｉａｌｆｕｌ位ＵｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｐＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｂｙＺｈａｎＭｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ（ｇｇ）

3、ＴｈｅｓｉｓＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＬｉＨｕｉｐＪａｎｕａｒ２０１６ｙ大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，＂＂撰写成硕±学位论文二级倒立摆云模型ＰＩＤ巧制研究。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：浆今学位论文版权使用投权书

4、本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志社）、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技术信息研究所）等数据库中，并电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规

5、定。本学位论文属于：□在年解密后适用本授权书。保密＾＂＂不保密回（请在１＾＞１上方框内打７）论文作者签名：裴：＾导纖名：曰期：心八年月曰中文摘要摘要倒立摆系统具有非线性、多变量、强賴合和自然不稳定的特点，是控制领域的理想实验平台。对倒立摆进行稳定控制，能有效地反映出非线性、鲁棒性、随动性、镇定性Ｗ及跟踪性等许多控制过程中的关键问题。本文重点研究直线二级倒立摆系统优化建模与自适应云模型ＰＩＤ控制。首先，日方程建立了直线本文分析了倒立摆系统的结构和特点，利用拉格朗二级倒立摆的非线性数学模型，并在平衡位置附近

6、进行线性化处理。利用现代控制理论对线性模型进行了定性分析，证明了直线二级倒立摆系统在平衡位置附近是自然不稳定的系统，但是完全可观可控。其次，针对倒立摆系统多输出的特点，基于信息融合思想，本文利用ＬＱＲ算法设计状态反馈矩阵构建融合函数，实现了原系统的６个状态变量简化成综合误差和综合误差变化率２个变量，达到了降维的目的。在ＬＱＲ算法的应用过程中，结合了遗传算法对最优加权阵Ｑ和Ｒ进行寻优，简化了反馈矩阵设计过程，有利于提升控制系统的快速性和鲁椿性。最后，根据云模型理论，结合传统ＰＩＤ控制思想，提出了基于云规则推理的ＰＩＤ控制器

7、的设计方法，并应用于直线二级倒立摆控制系统。该方法将云模型作为定性与定量的转换工具，把人的控制经验整合到规则库中进行云推理。云规则推理Ｗ融合所得的综合误差和综合误差变化率作为输入，推理输出值自适应调整ＰＩＤ控制参数。仿真结果表明所设计的云模型ＰＩＤ控制器对直线二级倒立摆的控制效果优于普通ＰＩＤ控制，具有良好的自适应能力，控制系统的动态性能和鲁椿性都有显著提升。云模型理论的应用也为智能控制系统中处理非线性不确定性问题提供了一条良好的解决途径。关键词：二级倒立澤：倍息融合；适传算法；忘模型ＰＩＤ控制器英文摘要ＡＢＳＴＲＡ

8、ＣＴＩｎｖｅｒｔｅｄｐｅｎｄｕｌｕｍｓｙｓｔｅｍｉｓｎ