基于神经网络控制器的倒立摆控制系统simulink建模与仿真,对比模糊控制器

news/2025/11/17 2:00:55/文章来源:https://www.cnblogs.com/hardware/p/19229711

1.课题概述

倒立摆是一个典型的不稳定、非线性、强耦合的控制对象。其控制目标是通过施加合适的力(或扭矩)使倒立摆能够在垂直位置附近保持平衡。在本课题中,基于神经网络控制器的倒立摆控制系统simulink建模与仿真,对比模糊控制器。

2.系统仿真结果

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3.核心程序与模型

版本:MATLAB2022a

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4.系统原理简介

倒立摆是一个典型的不稳定、非线性、强耦合的控制对象。其控制目标是通过施加合适的力(或扭矩)使倒立摆能够在垂直位置附近保持平衡。

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模型结构:        

模糊控制器是基于模糊规则和隶属度函数构建的,其规则库需要人工设计,依赖于专家知识和经验。而神经网络控制器是由大量神经元组成的网络结构,通过训练数据自动学习系统的输入 - 输出关系,不需要显式的规则。

适应性和泛化能力:        

神经网络控制器具有较强的适应性和泛化能力。一旦训练好,它可以对不同的工况和系统参数变化有较好的适应能力。模糊控制器的适应性相对较弱,当系统发生较大变化时,可能需要重新调整模糊规则和隶属度函数。

计算复杂度:      

模糊控制器的计算主要集中在模糊化、模糊推理和清晰化过程,计算复杂度相对较低。神经网络控制器在训练过程中计算复杂度较高,尤其是在反向传播算法中涉及大量的矩阵运算和梯度计算,但在推理阶段(控制应用阶段)计算相对简单。

精度和稳定性:      

神经网络控制器通过大量的训练数据可以实现较高的控制精度,并且能够在复杂的非线性系统中找到较好的控制策略。模糊控制器的精度依赖于模糊规则和隶属度函数的设计,在某些复杂情况下可能无法达到神经网络控制器的精度。在稳定性方面,两种控制器都可以通过合理的设计实现系统的稳定控制,但神经网络控制器可能需要更多的实验和调整来确保稳定性。

 

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