基于Kalman濾波的球桿系統(tǒng)模糊控制算法研究.pdf

1、球桿系統(tǒng)是研究控制理論最為經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)設(shè)備之一。從外部構(gòu)成上來(lái)說(shuō)，球桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全;從內(nèi)部機(jī)理上來(lái)說(shuō)，球桿系統(tǒng)涵蓋了許多經(jīng)典和現(xiàn)代控制對(duì)象的特性，具有復(fù)雜控制對(duì)象的一般性質(zhì)，例如非線性、開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定性等。作為一個(gè)典型的教學(xué)和科研設(shè)備，球桿系統(tǒng)可以用于實(shí)現(xiàn)各種已有的控制理論和方法，同時(shí)也可以作為新的控制理論和方法的檢驗(yàn)工具，為自動(dòng)控制理論的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和科研構(gòu)建了一個(gè)良好的平臺(tái)。
　　本文的研究是基于固高科技有限公司提供的GBB10

2、04球桿實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行的，主要針對(duì)模糊控制算法和Kalman濾波濾波算法在球桿系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。本文主要工作如下:
　　首先，簡(jiǎn)要介紹了球桿系統(tǒng)的特性、組成及工作原理等，并在此基礎(chǔ)上建立了球桿系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，針對(duì)球桿系統(tǒng)的控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真。首先，對(duì)球桿系統(tǒng)PID控制器和模糊控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)及仿真，并分析了這兩類控制器的控制性能及各自的優(yōu)缺點(diǎn);其次，為了能夠同時(shí)獲得更好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，本文提出了將PI

3、D控制與模糊控制相結(jié)合的模糊監(jiān)督PID控制算法，并對(duì)球桿系統(tǒng)模糊監(jiān)督PID控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)及仿真。仿真結(jié)果表明:模糊監(jiān)督PID控制相對(duì)于單純PID控制來(lái)說(shuō)，改善了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能;相對(duì)于單純模糊控制來(lái)說(shuō)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能，系統(tǒng)的綜合性能得到了提高。
　　然后，針對(duì)球桿系統(tǒng)的Kalman濾波器進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真。首先，對(duì)球桿系統(tǒng)中的噪聲進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了Kalman濾波器以濾除噪聲對(duì)系統(tǒng)的干擾;其次，在球桿系統(tǒng)仿真中模擬實(shí)際的噪聲干擾，