小車三級擺系統(tǒng)模型參數精確辨識及其擺起倒立控制器的設計與參數整定.pdf

1、 小車三級擺系統(tǒng)模型參數精確辨識及其 擺起倒立控制器的設計與參數整定 重慶大學碩士學位論文 學生姓名：晏 剛 指導教師：李祖樞 教 授 專 業(yè)：模式識別與智能系統(tǒng) 學科門類：工 學 重慶大學自動化學院 二 OO 八年四月 重慶大學碩士學位論文 中文摘要 I 摘 要 小車多級擺系統(tǒng)是一類典型非線性欠驅動復雜系統(tǒng)

2、，對倒立擺的研究可歸結為對非線性、多變量、欠驅動、絕對不穩(wěn)定系統(tǒng)的研究。各種非線性控制理論的形成與發(fā)展， 往往以小車倒立擺系統(tǒng)作為實踐的檢驗平臺， 以驗證理論的正確性、有效性和在實時控制中的應用問題；從日常生活中所見到的任何重心在上、支點在下的控制問題，到空間飛行器和各類伺服云臺的穩(wěn)定，都和倒立擺的控制有很大的相似性，因而對倒立擺的研究不僅具有重要的理論意義，而且具有重要的實踐意義。 多級擺系統(tǒng)的運動控制是控制領域的經典難題，相應的實

3、時控制成果在國內外都還很少。李祖樞教授等人采用其獨創(chuàng)的基于動覺智能圖式的仿人智能控制理論應用于多級擺系統(tǒng)的控制，成功實現了二級倒立擺的擺起倒立控制以及其各平衡態(tài)之間的切換控制；甚至實現了小車三級擺的擺起倒立仿真控制，然而實時控制難以實現，從仿真往實時控制過渡時遇到了巨大的障礙，首先存在仿真模型和實際系統(tǒng)差異大以及擺起倒立控制仿人智能控制器參數整定困難的問題，由拉格朗日方法導出小車三級擺系統(tǒng)動力學模型后，通常采用直接測量與傳統(tǒng)辨識計算的方

4、法確定模型參數，由此計算獲得的動力學響應和系統(tǒng)的實測響應就存在很大差異； 同時， 能成功實現小車三級擺擺起倒立控制的仿人智能控制器具有多模態(tài)、多控制器結構，涉及眾多參數，參數整定與優(yōu)化十分困難。 針對上述兩個問題，本文采用進化的思想將仿人智能控制理論和遺傳算法的研究成果相結合，引入改進的遺傳算法，針對模型參數辨識和仿人智能控制器參數整定， 分別設計了適應度函數，數值仿真實驗表明可以實現小車三級擺系統(tǒng)動力學模型參數的精確辨識；同時可以獲得