直线倒立摆模糊控制系统设计开题报告
2022-03-27 18:50:17
1. 研究目的与意义
1.研究背景
在当前控制理论研究领域，倒立摆自动控制系统被大家广泛认为是一个复杂、不稳定、非线性的自动控制系统。由于其设计成本低廉,结构简单,物理和力学参数易于计算和调整的特点,所以被认为是一个适合人们进行自动控制系统基础理论研究、教学以及开展自动控制教学实验的理想研究平台。
通过控制水平方向上施加给小车的力来促使保持不稳定的摆杆达到平衡位置,以有效地实现目前倒立摆基本的自动控制目标。鉴于目前倒立摆系统的多种自动控制优点,人们对目前倒立摆系统的自动控制理论和实践进行了深入的理论分析和深入研究。
2. 研究内容和预期目标
1.研究内容
建立倒立摆系统数学模型，推导其非线性微分方程，以及线性化后的状态方程，分析一级倒立摆的稳定性、能控性、能观性和可控性。采用pid控制系统理论设计含有内外环的双闭环控制器对小车位移和摆杆角速度同时进行控制。由于倒立摆系统的数学模型有一定的不精确性，所以又采用模糊控制倒立摆，进行倒立摆系统的模糊控制算法的研究，设计位置、角度模糊控制器并建立倒立摆系统的simulink模型，通过matlab仿真软件来调整控制器的各个参数，得到稳定时倒立摆系统的响应曲线。
2.预期目标
3. 研究的方法与步骤
认真研读任务书的要求，调研和收集设计过程中可能使用的资料、例图，了解直线倒立摆的组成和结构，理解倒立摆和模糊控制的基础知识，对照所收集的资料进行整体方案构思，整体系统框架设计，整体方案设计好后着手各部分的设计。对不明白的部分通过查阅资料，向指导老师请教，和同学讨论解决。具体分为以下步骤：
（1）理解研究直线倒立摆的意义，了解倒立摆的发展历程及国内外研究现状；
（2）理解模糊控制理论的数学基础，对模糊控制的方法进行研究，了解模糊子集、模糊关系和模糊推理等相关知识；
4. 参考文献
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5. 计划与进度安排
（1）2020.2.25—2020..3.10查阅资料，撰写开题报告
（2）2020.3.11—2020.3.30建立倒立摆数学模型并进行系统性能分析
（3）2020.4.01—2020.5.01pid控制器、模糊控制器的设计与仿真
