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外文翻译--倒立摆的控制最合适的算法 中文版.doc

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外文翻译--倒立摆的控制最合适的算法 中文版.doc

倒立摆的控制最合适的算法摘要本文的主要内容是PID调节器三种算法之间的比较。在这种情况下调节来自于所需垂直位置参数的偏差。调节器的结构和自动驾驶仪是相同的,都用于飞机俯仰角稳定。三种不同的结构的算法描述和这些结构之间不同的比例、积分和微分的增益是相互连接的。目标是使倒立摆能够找到最合适的算法结构。使之获得最好的系统的稳定性,稳定的角度范围宽,结构比较简单,没有超出规定的输入的局限性。关键词:倒立摆;推力矢量喷管;PID调节器;自动驾驶仪1引言倒立摆是一个典型的不稳定系统的例子,它被广泛用作测试控制算法(PID控制器、神经网络、模糊逻辑等)的基准。本系统研究了在火箭起飞后的弹动力学,或者是在低动态压力不稳定的条件下推力矢量飞机飞行的条件。火箭的控制问题主要是使它保持在一个垂直的状态上当它的火箭加速时[1]。倒立摆的摆角位置通过输入力来控制。在这种情况下,控制力是在矢量喷管的系统中产生的,在那里力和喷管偏转是成正比的。位置限制(60度/秒)和喷嘴动力学通过第二阶传递函数都被表示出来[2],在之后系统的模型向量喷嘴也被简要的描述出来。对这个倒立摆模型的非线性系统进行分析得到:222cosdxddMmmlmlFdtdtdt(1)222cossinddxJmlmlmldtdt(2)其中M–小车的质量,m-倒立摆摆杆质量,L–摆杆转动轴心到杆质心的长度,J-摆杆惯量,θ–偏离垂直位置角度,X–车位置坐标,g-重力加速度,F–输入力。通过这些参数,可以得到系统的实际模型。该系统将用于所选择的控制系统的最终的非线性分析。方程(3)为系统的传递函数,它是利用控制器的设计和调节器的参数设置来对系统进行分析的:522221,2815101,90836nlsKJmlUsswssgJ(3)其中K–增益的系统,wn–固有频率系统。这个函数很容易分析,可以看出PID调节器设计也不复杂。2第一算法第一种算法描述的结构如下[3]:zFsPsssDs(4)F(s)-倒立摆所受外界作用力;θZ(s)–所需的θ角度值;P,D–调节器的系数。这种自动驾驶仪的结构包括两个循环–外部和内部,如图1所示:图1第一算法的结构传递函数的内循环是:2222221oooKsswKsKDssKDswsw

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