二级倒立摆神经网络控制

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1、二级倒立摆神经网络控制摘要倒立摆被公认为自动控制理论研究的典型实验设备，也是控制理论教学和研究中不可多得的典型的物理模型。倒立摆本身是一个自然不稳定体，对其控制研究能有效地验证控制中的许多关键算法，如非线性控制，智能控制，系统鲁棒性的分析与设计等。倒立摆作为一个试验装置，成本低廉，形象直观，结构简单；作为一个被控对象，它又相当复杂，就其本身而言，是一个高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合系统，只有采取行之有效的控制方法方能使之稳定。本文介绍了二级倒立摆装置及其数学模型。介绍了系统的硬件组成，如交流伺服电机控制方法，倒立摆

2、系统传感器等。本文针对倒立摆系统的特点,采用神经网络控制二级倒立摆的方法。因为神经网络自适应能力强,具有泛化,非线性映射和并行高度处理的能力。因此，在本文中简介了神经网络的一些基本知识，分析了神经网络BP控制算法和BP网络的设计方法，提出了训练神经网络的具体的步骤。通过参考其他资料、整理了大量的输入输出数据对，形成一个规则库。基于BP神经网络的二级倒立摆控制器选择小车的位移和速度及两个摆杆偏离铅锤线的角度和角速度为输入数据。并经训练可得到一个神经网络控制器。用MATLAB仿真验证其闭环可行性。关键词　二级倒立摆；规则库；神

3、经网络；BP算法-II-NeuralNetworkControlofDoubleInvertedPendulumAbstractTheinvertedpendulumiswellknownasthetypicalexperimentalequipmentandmechanicalmodelincontroltheoryteachingandresearching.Theinvertedpendulumitselfisaninherentlyunstablemechanicalsystem.Itcaneffectivelyt

4、estmanyimportantalgorithms,suchasnonlinearcontrol,ANNcontrol,robustcontrolofsystem,andsoon.Asanexperimentalapparatus,theinvertedpendulumsystemisintuitiveiniconic,simpleinconstructionandcheap.Asacontrolledplant,invertedpendulumisverycomplicated.Itisahighorder,unsta

5、ble,multivariable,nonlinearandstronglycouplingsystem.Itcanonlybestabilizedbyspecialeffectivecontrolmethods.Inthispaperthedoubleinvertedpendulumequipmentanditsmathematicalmodelarepresented.Introducedhardwarecomponentsofthesystem，suchasACservomotorcontrol，Invertedpe

6、ndulumsensorandsoon.Inthispaperagainstthecharacteristicsofinvertedpendulum,aneuralnetworkcontroloftwoinvertedpendulumistobeused.Becauseoftheneuralnetworkhasstrongadaptiveability,theabilitiesofgeneralization,nonlinearmappingandahighdegreeofparallelprocessing.Theref

7、ore,Therehasintroducedtheknowledgeoftheneuralnetworkelementary,analyzedtheneuralnetworkBPcontrolalgorithmandBPnetworkdesign，andlistedtheconcretestepoftrainingneuralnetworkinthispaper.Byreferencetootherinformation，alotofdataareacquiredandpressed,andarulebaseisconst

8、ructed.ThecontrollerofthedoubleinvertedpendulumbasedontheBPneuralnetworkchoosesdisplacementandspeedofthecar,theanglebetweenthetwopendulumsbarandvertical