基于拟人智能控制方法的倒立

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1、华东理工大学（论文）摘要倒立摆系统是一个自然不稳定体，在控制过程中能有效地反映控制中的许多关键问题，如镇定问题、非线性问题、鲁棒性问题、随动问题以及跟踪问题都可以以倒立摆为对象加以研究。除此之外，倒立摆的研究对于火箭飞行控制和机器人控制等现代高科技的研究具有重要的实践意义。因此对倒立摆的控制成为控制理论中经久不衰的研究课题。本文首先阐述了倒立摆系统控制研究的发展过程和现状，其次分别采用牛顿力学方法和分析力学方法建立了一级倒立摆系统的数学模型，然后基于拟人智能控制理论，对单电机驱动下的在受限轨道上运动的小车—单摆系统进行控制算法的研究，最后设

2、计实现了倒立摆拟人智能控制系统。在Matlab环境下的仿真结果表明，采用拟人智能控制方法，能有效地解决小车—倒立摆这一复杂被控对象的稳定控制问题。关键词：小车—单摆系，倒立摆稳定控制，Matlab，拟人智能控制III华东理工大学（论文）Human-ImitatingIntelligentControl-basedResearchandImplementationforInvertedPendulumAbstractInvertedpendulumsystem（IPS）isanaturalbody,inthecontrolprocesscan

3、effectivelyreflectthecontrolofmanykeyissues,suchasstabilization,nonlinearproblems,robustnessissues,withthemove,aswellasallissuescanbetrackedtotheinvertedpendulumforstudyobject.Inaddition,thestudyoftheinvertedpendulumflightcontrolfortherocketandrobotcontrolandothermodernhig

4、h-techresearchhasimportantpracticalsignificance.Therefore,thecontrolofinvertedpendulumcontroltheoryasaresearchtopicofenduring.Inthispaper,theinvertedpendulumonthecontrolofthedevelopmentprocessandthestatusquo,followedbytheuseofNewton'smechanicsandanalyticalmechanicsmethodsa

5、ndtheestablishmentofaninvertedpendulumbacktothemathematicalmodel,andthentobebasedonintelligentcontroltheory,underthesingle-motordriveorbitintherestrictedmovementofthecar-simplependulumsystemcontrolalgorithm,thefinaldesignoftheinvertedpendulumtotherealizationofintelligentco

6、ntrolsystems.EnvironmentintheMatlabsimulationresultsshowedthattheproposedintelligentcontrolmethodcaneffectivelysolvethecar-suchacomplexinvertedpendulumcontrolproblemobject.Keywords:Cart-pendulumSystem;StabilizingControl;MATLAB;HumanSimulatingIntelligentControlIII华东理工大学（论文）

7、目录摘要IAbstractII1绪论11.1倒立摆系统简介11.2倒立摆系统的研究意义21.3倒立摆系统研究的现状21.4本论文主要工作52倒立摆系统物理模型和数学模型62.1倒立摆系统的物理模型62.2倒立摆系统建模62.2.1直线一级倒立摆的牛顿－欧拉方法建模72.2.2直线一级倒立摆的拉格朗日建模93倒立摆稳定的拟人智能控制133.1引言133.2拟人智能控制理论133.2.1广义归约133.2.2拟人143.3拟人智能控制的特点143.4一级倒立摆的拟人智能控制153.5本章小结174基于Matlab的倒立摆的拟人智能控制仿真184

8、.1Matlab平台简介184.2基于Matlab小车倒立摆控制系统的仿真214.3小车—单摆稳定控制的Matlab仿真结果234.3.1稳定控制的仿真结果:234.4本章小结2