基于自適應遺傳算法的球桿系統(tǒng)控制器設(shè)計.pdf

1、隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進程不斷推進，控制科學領(lǐng)域也不斷面臨復雜度更高的控制難題，為此很多先進的控制理論和方法在實際工程領(lǐng)域得到了廣泛應用和發(fā)展，其中遺傳算法就已經(jīng)成為當今在工程科學和社會科學領(lǐng)域的研究熱點。本文主要是利用球桿系統(tǒng)分別對傳統(tǒng)控制算法和基本遺傳算法以及自適應遺傳算法的控制效果進行驗證，最終通過仿真和實驗予以實現(xiàn)。
　　首先，詳細闡述了在課題設(shè)計過程中所需要的一些重要的理論和設(shè)計方法，為接下來進行球桿系統(tǒng)控制器的具體設(shè)計與仿真

2、驗證工作做好充分的理論準備。其中重點交代了遺傳算法的定義、基本原理、數(shù)學理論以及基本實現(xiàn)技術(shù)等內(nèi)容，并在基本遺傳算法的基礎(chǔ)上，進一步提出了對系統(tǒng)優(yōu)化性能更佳的自適應遺傳算法，并加以詳述。
　　其次，在本次設(shè)計過程中，首先在對球桿系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，我們經(jīng)過簡化建立其近似的數(shù)學模型，包括機械部分、角度轉(zhuǎn)換部分和直流電機部分，然后得到球桿系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間模型，并對系統(tǒng)進行可控性分析。
　　第三，進行自適應遺傳PID

3、控制器的詳細設(shè)計。就是在已建立的球桿系統(tǒng)數(shù)學模型基礎(chǔ)上，綜合利用PID控制和自適應遺傳算法的相關(guān)理論和方法，先后實現(xiàn)對常規(guī)PID控制器、基本遺傳PID控制器和自適應遺傳PID控制器的設(shè)計和MATLAB程序仿真實現(xiàn)，然后通過對仿真和實驗的結(jié)果進行分析對比后，驗證了自適應遺傳算法應用于球桿控制系統(tǒng)的PID參數(shù)尋優(yōu)具有更好的控制效果。
　　最后，對于球桿系統(tǒng)參數(shù)整定優(yōu)化的問題，采用LQR控制做了一定的探討和研究工作，在對系統(tǒng)進行基本LQ