基于TS–PID的單級小車倒立擺控制系統(tǒng)

提出了利用TS-PID 對單級小車倒立擺進(jìn)行控制的方法，并且對TS-PID 控制器進(jìn)行了簡要的理論分析，最后利用matlab 的simulink 工具對該控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，其結(jié)果表明該控制方法可行且效果明顯。TS-PID 控制器綜合了模糊控制及PID 控制的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)以及具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性，并且可以獲得良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。
關(guān)鍵詞：倒立擺 TS-PID 模糊控制 PID 控制復(fù)合控制
單級倒立擺［1］系統(tǒng)是一個經(jīng)典理論控制對象,它涉及很多控制問題,諸如非線性問題、系統(tǒng)的魯棒性問題、隨動問題、鎮(zhèn)定問題及跟蹤問題等。倒立擺控制理論產(chǎn)生的方法和技術(shù)航空航天技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、導(dǎo)彈攔截控制系統(tǒng)等方面具有廣闊的開發(fā)利用前景。因此成為控制理論中經(jīng)久不衰的研究課題。
單級倒立擺有許多的控制方法,比較常見有PID控制方法和模糊控制方法。這兩種方法都有明顯的優(yōu)缺點(diǎn)，為了能夠充分利用兩者的優(yōu)點(diǎn),在這里提出利用TS - PID控制方法來實(shí)現(xiàn)對單級倒立擺的控制。TS 模型的特點(diǎn)在于它局部采用簡單的線性函數(shù),全局實(shí)現(xiàn)了一種復(fù)雜的非線性函數(shù),TS -PID控制器就是出于這種思想,在局部采用線性PID控制,全局卻實(shí)現(xiàn)了一種非線性控制。TS - PID 控制器表面上類似于一種采用模糊方法進(jìn)行PID參數(shù)整定的專家PID控制器,但兩者有著本質(zhì)差別。首先,TS - PID控制器本質(zhì)上是一種模糊控制器,只是在TS模型規(guī)則的后件中采用PID控制器輸出形式,從而可以借鑒PID控制器的一些結(jié)果。另外,TS – PID控制器從形式上類似PID控制器,但是其PID的比例、微分、積分參數(shù)是誤差變量的非線性函數(shù)這與專家PID控制器是截然不同的。