基于改進遺傳算法的控制系統(tǒng)在倒立擺中的應用.pdf

1、倒立擺的控制是一個典型的平衡控制問題，作為一個復雜、不穩(wěn)定的倒立擺控制系統(tǒng)一直被用作實時控制試驗的驗證設備。同時，由于倒立擺控制系統(tǒng)與機器人和飛行器等控制系統(tǒng)的相似性，對其進行控制所采用的控制算法以及得出的結論對其它工程控制問題具有一定的指導意義。 遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進化過程而形成的一種自適應全局優(yōu)化概率搜索方法。遺傳算法提供了一種求解復雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的通用框架，它不依賴于問題的具體領域，對問題的種類有很強的

2、魯棒性，所以廣泛應用于很多學科。在自動控制領域中有很多與優(yōu)化相關的問題需要求解，遺傳算法已在其中得到了廣泛的應用，并顯示出了良好的優(yōu)化效果。 本文首先闡述倒立擺控制系統(tǒng)的研究發(fā)展過程和現(xiàn)狀，隨后詳細介紹了一級和二級倒立擺控制系統(tǒng)的動力學公式的推導。在分析了遺傳算法(GA)優(yōu)缺點的基礎上，根據(jù)倒立擺控制系統(tǒng)的特點，通過改進的遺傳算法來優(yōu)化控制器的待定參數(shù)，設計了倒立擺控制器；并對固高公司的倒立擺控制系統(tǒng)做了分析。通過C語言設計出的

3、遺傳算法程序進行數(shù)值優(yōu)化，采用EXCEL模擬程序所得到的數(shù)據(jù)，得到仿真圖形，驗證改進遺傳算法的控制效果的快速性和優(yōu)越性；并以MATLAB語言及其SIMULINK工具箱為基礎，做了一定的仿真研究工作。實驗結果證明，該改進的遺傳算法可以取得更好的控制效果，并對下一步要進行的工作提出了自己的設想，即把模糊規(guī)則、神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法三種控制方法的優(yōu)缺點綜合和互補，進而得到更好的混合算法來控制倒立擺。 整個論文的完成，以一定的理論為基礎，既