二级倒立摆的参数自校正模糊PI控制

2014-08-16邓雄峰

网络安全与数据管理 2014年12期

李露，李峰，邓雄峰

（1.陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021；2.聚泰实业香港有限公司，广东深圳518000）

倒立摆系统广泛地应用在非线性控制理论和研究方面。对于不同的倒立摆类型，控制方法比较多，主要有：双 PID及自适应 PID控制[1]、LQR及自适应 LQR[2]、LQG控制[3]、模糊逻辑控制[5-6]、自适应滑模模糊控制[7]、模糊聚类[8]、神经控制[9]、遗传算法[10]等，这些方法均能有效地控制倒立摆系统。但这些控制算法有其优缺点，同样复杂的控制算法，实时控制效果不是很好，增加了实现的难度。PID控制器能够有效地处理稳定状态响应，但是，要想精确地调整PID控制器的增益是相当困难的；LQR算法在线性系统中能够较好运用，而在非线性较强的系统中也存在一些不足之处；参考文献[5-8]在模糊逻辑控制的基础上采用不同的算法，能够有效地控制非线性系统。模型建立好之后，非线性系统总是线性化在平衡点附近。忽略其他次要部分，这也会导致大的误差；遗传算法控制能够在全局范围内进行优化，具有更高的效率，但是也存在不足之处。其交叉和突变作用，不能够确保个体具有较好的适应度，给目标函数的选取增加了困难。

本文在总结模糊控制和LQR算法基础上，设计了一种参数自校正模糊PI控制器。运用LQR方法，设计了融合函数，对模糊控制器进行降阶处理，实现参数在线自校正。通过仿真实验结果显示，这种模糊控制方法能有效控制二级倒立摆系统。