Application d'un algorithme de contrôle flou basé sur MATLAB dans un système de pendule inversé
Le système de pendule inversé est un problème de contrôle non linéaire classique et présente une valeur de recherche importante dans le domaine de l'ingénierie de contrôle. L'algorithme de contrôle flou est une méthode de contrôle basée sur la logique floue, qui peut traiter efficacement les problèmes non linéaires et flous. Cet article expliquera comment utiliser MATLAB pour implémenter un système de pendule inversé basé sur un algorithme de contrôle flou et fournira le code source correspondant.
- Modèle de système de pendule inversé
Le système de pendule inversé est constitué d'une tige pouvant tourner et d'une masse reliée au sommet de la tige. Le but du système est de maintenir le point de masse en position verticale grâce à la rotation de la tige de commande. La dynamique du système peut être décrite par l’équation suivante :
ml^2θ'' + bθ' + mgl sin(θ) = u
Parmi eux, m est la masse de la particule, l est la longueur de la tige, b est le coefficient d'amortissement, g est l'accélération de la gravité, θ est l'angle d'inclinaison de la tige et u est la force de contrôle exercée sur le tige. Notre objectif est de concevoir un contrôleur flou pour obtenir un contrôle stable du système de pendule inversé en ajustant la force de contrôle u.
- Conception de contrôleur floue
La conception d'un contrôleur flou comprend principalement quatre étapes : la fuzzification, l'établissement d'une base de règles, le raisonnement flou et la défuzzification.
(1) Fuzzification
La fuzzification convertit les signaux d'entrée continus en variables linguistiques floues. Dans le système de pendule inversé, nous pouvons prendre l'angle d'inclinaison θ et la vitesse angulaire θ' de la tige comme signaux d'entrée. En définissant un ensemble approprié d'ensembles flous et de fonctions d'appartenance, le signal d'entrée est converti en variables de langage flou.
(2) Établissement d'une base de règles
La base de règles est la partie centrale du contrôleur flou, qui contient une série de règles floues qui décrivent la relation entre les signaux d'entrée et les forces de contrôle de sortie. L'établissement de la base de règles doit être ajusté et optimisé en fonction des exigences de contrôle spécifiques et des caractéristiques du système.
(3) Raisonnement flou
L'inférence floue consiste à effectuer une inférence basée sur des signaux d'entrée et des bases de règles pour obtenir une sortie floue. Les méthodes d'inférence couramment utilisées incluent la méthode minmax et la méthode de corrélation floue. Dans le système de pendule inversé, le raisonnement flou peut être basé sur l'angle d'inclinaison actuel et