旋转倒立摆平衡姿态多模型模糊控制算法-吉林大学学报.PDFVIP

第 33 卷第4 期 Vol. 33 No.4 吉林大学学报(工学版) 2003 年 10 月 Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition) Oct. 2003 文章编号: 1671 - 5497(2003 )04 - 0085 - 06 旋转倒立摆平衡姿态多模型模糊控制算法 和丽楠，李江抒，田彦涛 (吉林大学通信工程学院，吉林长春 130025) 摘 要:针对开环不稳定旋转倒立摆系统，利用运行空间划分的思想设计了一种多模型模糊控 制器。讨论了摆上与平衡姿态控制问题，在工况和系统参数大范围变化条件下进行了仿真实 验研究，并与 LQR 方法进行了比较。结果表明，多模型模糊控制算法能够实现稳定的摆上和 平衡姿态控制，且具有很强的鲁棒性。 关键词:旋转倒立摆;LQR;模糊控制;摆上控制算法 中图分类号:TP273 + .4 文献标识码:A Multi-model fuzzy control algorithm for balancing of rotation inverted-pendulum ZU Li-ηan ， LI Jiang-shu , TIAN Y;αn-tao (College 0/ Communication Engi71eeri晤， Jilin University, Changchun 130025, China) Abstract:A multi-model fuzzy controller using the idea of partition running space for open-loop and unstable inverted pendulum is presented in this paper. The swing-up and balancing control problems are discussed. Simulation results by using this proposed controller in wide range parameter and environment variation and comparison with those derived from LQR method is given. These results show that this multi-model fuzzy control algorithm can realize robust stable swing-up and balancing control. Key words: rotational inverted pendulum; LQR ;Íuzzy control; swing-up control algorithm 倒立摆是一个多变量、非线性、开环不稳定的超伎接系统，是验证控制算法优劣和有效性的先进实 验装置[!]。许多先进控制理论及算法[2-6] 已经在倒立摆实验系统中得到应用。由于倒立摆系统具有 强非线性、引起系统运行特性不均匀以及摆上控制和倒摆平衡控制在控制策略上的异构性，因此，根据 运行空间的划分及控制任务不同，研究多模型控制理论和方法是一种仿人智能的有效途径。 本文对旋转倒立摆系统提出了一种基于运行状态空间划分的多模型模糊控制方法。利用仿真实验 研究了所提算法的有效性，并与 LQR 控制方法进行了比较。结果表明，多模型模糊控制算法能够实现 稳定的摆上和平衡姿态控制，且具有很强的鲁棒性。 1 系统描述及模型分析 系统通过电机拖动旋转基，并使钝接在旋转基上的倒立摆产生运动，从而控制倒立摆的姿态。系统 收稿日期:2003-01-17 。 作者简介:祖