平面倒立摆系统的模糊自校正仿人智能协调控制研究

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1、学位论文题目：独创性声明垩亘剑童堡丕缠数搓翅自蕉垂笾厶蟹能垃调控剑盟塞本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中己加了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。学位论文作者：壶年t、I签字日期：o)p，u年，月廖#日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院(筹)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，可以采用影

2、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：匦不保密，口保密期限至年月止)。学位论文作者签名：压采’1f导师签名：签字曰期：aof够年f月≯牛日签字目期：髯目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯．⋯．．．⋯IAbstract⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．III第1章绪论⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯11．1研究背景与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．2国内外研究现状分析⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯．21．2．1直线倒立摆研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31．2．2平面倒立摆

3、研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41．2．3仿人智能控制理论研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．3本文主要工作与新意⋯．．⋯．．⋯⋯⋯．⋯．．．⋯⋯⋯⋯．⋯6第2章平面倒立摆系统分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．1平面倒立摆系统物理结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．72．2平面倒立摆系统建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．2．1系统动力学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．82．2．2模型的线性化解耦⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．122．3小结．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．13第3章多变量系统的仿人智能控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．1仿人智能控制⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．1．1仿人智能控制的原理与原型算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．153．1．2仿人智能控制的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯163．1．3仿人智能控制器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．193．2多变量系统的仿人智能协调控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．203．2．1多变量系统的解耦控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．203．2．2多变量系统的自校正仿人智能协调控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2l3．3小结⋯⋯⋯．．．⋯．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯．．．．．．．⋯⋯23第4章平面倒立摆系统的自校正仿人协调控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．254．1平面倒立摆系统控制方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．254．2仿人

5、智能控制器设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯274．2．1摆杆九点控制器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．274．2．2小车九点控制器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．284．3模糊自校正仿人协调器设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．294．4小结⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31第5章平面倒立摆系统的鲁棒性控制实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯335．1MATLAB仿真对比实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯335．2鲁棒性实时控制实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．365．3实验结果分析⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．．．．．415．4小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．4

6、2第6章结论与展望⋯．．．⋯．．．．．．．⋯．．⋯⋯．⋯⋯．．⋯⋯．．．．．⋯43参考文献⋯⋯⋯．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．44发表论文及参加课题一览表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．49摘要平面倒立摆系统的模糊自校正仿人智能协调控制研究计算机应用技术专业指导教师：摘硕士研究生：唐永川刘枫教授要倒立摆被誉为自动控制领域中“皇冠上的珍珠”，是一种具有多变量、非线性、强耦合、不稳定等若干典型特征的被控对象，能够模拟研究火箭发射中的垂直度控制、火箭的飞行控制、步行机器人的稳定控制等若干尖端科学技术：所以，从某种意义上讲，实现倒立摆系统的稳定控制，就意味着在很大程度上

7、解决了一类具有非线性、强耦合、多变量特性系统的稳定控制的关键问题之一。平面倒立摆系统，有时又被称作空间倒立摆系统，是自由度数最多的一类倒立摆系统，工程实践应用背景更逼真、更具广泛性和代表性，对其研究自然也更具挑战性；因而是本文的研究中心点。仿人智能控制理论是国内学者提出的控制理论与方法，体现人类的控制经验和逻辑，已经形成基本理论体系并在工业过程领域得到比较广泛的工程应用，经受住了时间的考验和实践的检验。针对多变量耦合系统的仿人智能协调解耦控制是仿人智能控制理论最重要的