双旋翼多输入多输出系统(TRMS——Twin Rotor MIMO System)是控制系实验中心从英国引进的一套控制实验教学设备。它不但可以作为控制理论研究的实验平台,也可作为一种通用的教学实验平台。从控制的观点来看,它是一个具有非线性、多变量和强交叉耦合的复杂系统,能在控制过程中有效地反映许多关键问题,如非线性、鲁棒性、镇定及解耦等。其控制方法和思路对处理一般的工业过程控制,也具有实际的意义。本文的主要工作包括:对国内外研究TRMS 的现状进行了总结,并针对TRMS的非线性特性,简要概括了一些非线性系统的控制方法; 介绍了TRMS 的数学模型以及系统的1 自由度和2 自由度仿真模型; 分析了TRMS 的PID 控制系统,针对人工经验整定法和传统的Ziegler-Nichols 等整定方法难以对复杂的非线性系统方便有效地整定的问题,本文研究了将遗传算法和粒子群优化算法用于TRMS 的PID 参数整定中; 研究了神经网络辨识原理,提出在MATLAB 环境下应用BP 神经网络和基于遗传算法的神经网络对TRMS 进行系统辨识; 最后,在MATLAB 环境下,借助SIMULINK 仿真软件,进行了对TRMS 的基于遗传算法和粒子群优化算法的PID参数整定实验,以及用BP 神经网络和遗传算法神经网络对1 自由度垂直TRMS 的辨识实验,仿真结果表明,本文采用的整定方法能使PID 控制系统具有较好的跟踪性能,采用神经网络得到的辨识模型也能较好地反映系统的输入/输出特性。