基于TS模糊模型的二级倒立摆系统仿真研究

资 源 简 介

基于TS模糊模型的二级倒立摆系统仿真研究

详 情 说 明

TS模糊模型在二级倒立摆系统中的应用为复杂非线性控制问题提供了有效解决方案。倒立摆系统作为典型的欠驱动、强耦合非线性对象，其稳定控制一直是控制领域的经典难题。

研究首先建立二级倒立摆的精确数学模型，通过拉格朗日方程推导系统动力学方程。为处理系统的高度非线性特性，采用TS（Takagi-Sugeno）模糊模型进行系统建模。该方法将非线性系统分解为多个局部线性子系统，通过模糊规则实现全局非线性逼近，有效降低了控制器设计复杂度。

在仿真环节，研究者设计基于TS模型的模糊控制器，通过线性矩阵不等式（LMI）方法求解控制器的反馈增益矩阵。仿真结果表明，该控制策略能实现摆杆从下垂位置到直立位置的快速稳定，并对施加的外部干扰具有良好鲁棒性。与常规PID控制相比，TS模糊控制展现出更优的动态响应性能和抗干扰能力。

该研究为多级倒立摆、柔性机械臂等类似欠驱动系统的控制提供了新的思路，特别是在处理参数不确定性和外部扰动方面具有显著优势。未来可结合自适应算法进一步提升系统在突变工况下的稳定性。