参数自校正模糊PI控制提升二级倒立摆稳定性

本文主要探讨的是二级倒立摆的参数自校正模糊PI控制技术，针对高阶次、多变量、非线性和强耦合的复杂特性，提出了一种创新的控制器设计策略。传统的控制方法如PID和LQR虽然在某些情况下表现出色，但在处理非线性系统的稳定性与鲁棒性方面存在挑战。 设计的核心在于结合线性二次型最优调节器（LQR）与模糊控制的优势，通过设计融合函数，降低模糊控制器的维数和规则数，实现了参数在线自校正功能。这种自校正机制有助于动态调整控制器参数，提高控制性能，从而克服了传统控制器调整增益的困难。利用固高科技的倒立摆硬件平台，通过MATLAB的仿真和实时控制手段，实验结果表明该方法能够在短时间内使系统稳定，并展现出良好的控制效果，满足了系统稳定性和鲁棒性的双重需求。 二级倒立摆的物理模型被简化为一个包含小车、杆和质量块的刚性系统，考虑了基本的力学因素。系统分析显示，原始模型存在不稳定的情况，因此需要外接控制器来纠正。通过MATLAB的能控能观分析工具，证实了该系统可以通过控制手段进行有效管理。 模糊PI控制器的设计借鉴了模糊逻辑控制和LQR算法的优点，通过对模糊控制器的降阶处理，减少了复杂性，提高了实际应用中的可操作性和实用性。仿真结果证明了这种方法的有效性，表明参数自校正模糊PI控制器对于二级倒立摆的控制有着显著的优势。 本文的贡献在于提供了一种有效的解决方案，以克服非线性倒立摆控制中的挑战，通过参数自校正模糊PI控制，实现了系统性能的提升，对于倒立摆控制领域的理论研究和技术应用具有重要的实际意义。