一级倒立摆的模糊控制论文

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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）一级倒立摆模糊控制摘要倒立摆是一个典型的多变量、高阶、非线性、强耦合本征不稳定系统。因此，倒立摆主要应用于火箭发射过程的姿态调整和直升机飞行控制领域中。本论文在参考大量文献的基础上，建立了一级倒立摆系统的数学模型，对系统进行了稳定性、可控性分析，指出一阶倒立摆的开环不稳定性。文章主要完成了：一级倒立摆动力学模型和模糊PID控制器模块的设计，确定了输入输出信号的论域、隶属度函数和模糊规则，最后利用Matlab中的simulink工具箱创建了基于模糊控制理论的一级倒立摆系统的simulink仿真模型，对倒立

2、摆系统进行分析。仿真结果证明模糊PID控制不仅可以稳定倒立摆系统，还使小车稳定在平衡位置附近，证明了本文设计的模糊PID控制器有良好的稳定性、鲁棒性和适应性。关键词：倒立摆，PID控制，MATLAB，模糊控制5洛阳理工学院毕业设计（论文）TheFuzzyControlofanLinearInvertedPendulumABSTRACTHandstandpendulumisatypicalmultivariableandhighorder,nonlinearandstrongcouplingeigenunstablesystem.T

3、herefore,invertedpendulumismainlyusedintheprocessoftherocketattitudeadjustmentandhelicopterflightcontrolfield.Thisthesisinreferenceonthebasisofalargenumberofdocuments,alevelinvertedpendulummathematicmodelofthesystem,andthestabilityofthesystemisanalyzedandcontrollable,

4、andpointsoutthatthefirst-orderhandstandpendulumopen-loopinstability.Thisarticlemainlycompleted:levelinvertedpendulumdynamicsmodelandfuzzyPIDcontrollermoduledesign,confirmedtheinputandoutputsignalofdomain,themembershipfunctionandfuzzyrules,anduseofMatlabtoolboxofsimuli

5、nkbasedonfuzzycontroltheorytocreatethelevelinvertedpendulumsystemsimulink7.1simulationmodelforinvertedpendulumsystemisanalyzed.ThesimulationresultsprovethatthefuzzyPIDcontrolcannotonlystableinvertedpendulumsystem,butinthestableequilibriumpositionprovedinthispaper,near

6、thefuzzyPIDcontrollerdesignhasgoodstabilityandrobustnessandadaptability.Keywords:invertedpendulum,PIDcontrol,MATLAB,thefuzzycontrol5洛阳理工学院毕业设计（论文）目　录前　言1第1章绪论21.1倒立摆系统简介21.2倒立摆的发展31.3本论文的主要工作4第2章一级倒立摆系统的结构及其数学模型62.1一级倒立摆的系统组成62.2数学模型62.2.1系统的受力分析62.3一级倒立摆的可控性分析10第3章倒立

7、摆系统的经典与现代控制算法设计113.1一级倒立摆系统的PID控制算法设计113.1.1理论分析11第4章模糊控制144.1模糊控制的背景知识144.2模糊控制基本思想144.2.1模糊集合及其运算154.2.2模糊集合的运算154.3模糊逻辑及近似计算174.3.1模糊逻辑174.3.2近似推理184.3.3合成运算方法的选择184.3.4句子连接关系的逻辑运算19第5章倒立摆系统的模糊控制算法设计205.1模糊控制器的基本结构和组成205.2模糊控制的机构介绍225.2.1单输入-单输出模糊控制器结构225.2.2多输入-多输

8、出模糊控制器235洛阳理工学院毕业设计（论文）5.3一级倒立摆的模糊控制器的设计245.3.1概述245.3.2模糊控制器的结构设计245.3.3模糊控制器规则的设计255.4精确量的模糊化285.5模糊推理及其模糊量非模糊化方法295.6模糊控制