倒立摆神经网络α阶逆系统控制器设计

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该文应用一种非线性系统线性化控制方法--神经网络α阶积分逆系统方法,利用倒立摆装置,研究基于神经网络α阶积分逆系统方法的倒立摆控制器的设计,为后续工作进行一些应用研究.该文在介绍神经网络α阶积分逆系统控制方法的基本原理的过程中着重介绍了α阶积分逆系统及逆系统理论.由于工程中逆系统的解析实现相当困难,该文利用神经网络对未知非线性函数的逼近和学习能力与上述逆系统相结合,相应地构造出神经网络α阶积分逆系统.神经网络α阶积分逆系统与原系统复合后,不但能实现原系统的线性化,而且通过合理地设计逆系统,可使伪线性复合系统的极点在复平面上任意配置,从而得到较为理想的开环频率特性.应用神经网络α阶积分逆系统控制方法到倒立摆摆角控制中,通过对倒立摆系统数学模型的分析,介绍了一种双回路模型结构分析控制倒立摆摆角和小车位移,表明以摆角为控制对象时倒立摆系统相当于一个单输入单输出系统,并证明了该系统是可逆的;利用神经网络α阶积分逆系统控制方法,逆系统与原系统串联复合在一起,得到一个伪线性系统,合理地设计线性控制器,实现了倒立摆摆角的控制;小车位移采用PD控制,与摆角控制结合,实现了整个倒立摆系统的稳定控制,取得取了较好的实验结果.
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