采用分级模糊滑模控制器实现二级倒立摆的解耦控制
摘要:针对二级倒立摆系统的非线性强耦合的特点,提出和采用了一种新型分级模糊滑模(HFSM)控制器的思想,实现了对二级倒立摆系统的解耦控制。基于李亚普诺夫函数采用自适应规则来调节分级模糊滑模控制器参数,保证系统可靠稳定性。通过系统仿真实验,也验证了该方法的可行性和优于采用常规模糊滑模解耦控制的解耦性能。
前言
倒立摆系统是一个典型的高阶次、多变量、不稳定和强耦合的非线性系统。由于倒立摆系统所具有的独特性质,经典控制理论受到了很大的限制。研究人员相继提出了模糊控制、滑模控制以及模糊滑模控制方法,但也都存在各自的控制问题。因此,本文提出了一种分级模糊滑模(HFSM)控制,保证了整个系统的良好解耦性能,同时系统也具有稳定和鲁棒性好的特点。通过对系统进行仿真实验,较好地验证了该控制方法的有效性。
1 单输入多输出非线性系统的状态描述
一般的单输入多输出非线性耦合系统可表示为
5 结语
本文基于李亚普诺夫函数,构成了分级模糊滑模控制器,并通过调整解耦系数的自适应规则,在保证系统稳定的前提下,改善了耦合非线性系统解耦性能,为单输入多输出非线性耦合系统提出了一种解耦控制方法。针对二级倒立摆系统,其仿真结果表明该控制方法的可行性和良好的系统控制性能,也为通用非线性耦合系统的研究提供了一种新的可借鉴的理论方法。
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