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自适应神经模糊推理系统在倒立摆控制中的应用

作者：胡全义黄士涛李洪洲冯辉日期：2007-03-05/span> 浏览：4330 查看PDF文档

自适应神经模糊推理系统在倒立摆控制中的应用

胡全义¹, 黄士涛²，李洪洲，冯辉

（郑州大学机械工程学院，河南省郑州市 450002）

摘要：针对单级倒立摆系统具有多变量、非线性、绝对不稳定的特点，本文应用Matlab/Simulink 设计了用于倒立摆系统的基于自适应神经模糊推理系统的ANFIS控制器，采用反向传播算法(BP)和最小二乘算法(LS)的混合算法对倒立摆控制样本数据进行学习, 调整各变量的隶属度函数，自动产生模糊规则。仿真结果表明，ANFIS控制器对倒立摆系统的摆杆角度和小车位置的控制过程均具有良好的动态性能和稳态性能, 说明了自适应神经模糊推理系统在倒立摆系统控制中的有效性。

关键词：单级倒立摆；自适应神经模糊推理系统；ANFIS控制器；混合学习算法；

Application of Adaptative Neuro-fuzzy Inference System

in Inverted Pendulum System

HU Quan-yi¹，HUANG Shi-tao²，LI HONGZHOU ³，FENG HUI⁴

(School of Mechanical Engineering , ZhenZhou University , ZhenZhou 450002, China)

Abstract：It is difficult to control a single inverted pendulum system because of the characteristics of multi-variable, nonlinear and absolutely instability of the system. A controller based on adaptative neuro-fuzzy inference system is designed by using Matlab/Simulink software in the paper. For the sampling data the hybrid algorithm of back propagation algorithm (BP) and least squares algorithm (LS) is applied in the paper. Thus the parameters of membership function are adjusted and all of the fuzzy rules are generated automatically. The simulation results demonstrate that the controller is valid and effective for synchronous control of the pendulum angle and cart position based on adaptative neuro-fuzzy inference system. And the analogy controllers can be applied to many engineering fields.□□□□□□□

Keywords：the single inverted pendulum system；adaptative neuro-fuzzy inference system；anfis controller；hybrid algorithm;

参考文献

[1]王立新著. 王迎军译. 模糊系统与模糊控制教程[M] . 北京:清华大学出版社,2003.

[2]Jang J-S R. ANFIS: adaptive-network-based fuzzy inference system[J]. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics,1993, 23(3): 665-685

[3]李丽娟. 南京工业大学硕士学位论文. 南京:南京工业大学, 2004.4.

[4]刘金琨. 先进PID控制及其MATLAB仿真. 北京: 科学出版社, 2001

[5] JYH-SHING ROGER JANG. Neuro-Fuzzy Modeling and Control[J]. Proceedings of the IEEE, 1995.3, 83(3)