基于倒立摆模型的非线性系统控制方法

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该文以倒立摆模型为研究对象,参考大量的国内外文献,分析和综述了近年来国内外控制二级倒立摆的新理论和新方法.如模糊控制、H<,∞>设计方法、神经网络、滑模变结构控制、混合控制等等.在此基础上分别研究了以传统线性化以及反馈线性化设计方法对系统的分析与综合.首先依据已有的较成熟的基干线性系统设计方法的现代控制理论,对倒立摆实验系统进行调试及实际平稳控制.该文引入了基于扩展线性化的非线性反馈控制方法.其中包括非线性反馈控制,非线性状态观测器,非线性输出反馈控制.分别介绍了非线性状态反馈控制器、非线性输出反馈控制器.从对倒立摆理想模型的仿真过程中得出更接近系统实际情况的控制策略.接下来介绍了应用逆系统方法对倒立摆理想模型的分析,实现了对非线性倒立摆系统的反馈线性化,并设计控制律获得比较满意的仿真效果.初步设计了线性状态观测器.最后介绍逆系统控制方法的神经网络实现,给出对倒立摆理想模型的离线辨识的逆系统神经网络结构以及正向模型神经网络结构.包括径向基函数神经网络,辨识结构,以及控制器设计,正向模型误差反馈控制.
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