单级倒立摆系统设计中模糊控制理论应用

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1、-本科毕业设计（论文）（2012届）题目单级倒立摆系统中模糊控制理论的应用学院物理与电子工程学院专业电气工程及其自动化班级08电气工程及其自动化（1）班学号0830230021学生姓名方礼由指导教师王三秀讲师完成日期2012年3月.---单级倒立摆系统中模糊控制理论的应用ApplicationofFuzzyControlinSingleInvertedPendulumSystem学生姓名：方礼由Student:FangLiyou指导教师：王三秀讲师Advisor:LecturerWangSanxi

2、u台州学院物理与电子工程学院SchoolofPhysics&ElectronicEngineeringTaizhouUniversityTaizhou,Zhejiang,China2012年3月March2012.---摘要倒立摆系统是一个非线性、多变量、强耦合和自然不稳定的系统。对倒立摆系统的研究在很对方面有着重要的现实意义，例如：火箭发射过程中的调整，双足行走机器人和直升机飞行控制等领域。许多这方面的科研成果已经应用到了航天科技领域和机器人学科领域当中。本文通过对模糊控制理论的介绍，进而对倒立

3、摆系统的实时性控制以及相关的仿真工作进行的探讨。本文的主要工作有如下几点：1.建立了一级倒立摆系统的数学模型并对其进行了分析。2.对倒立摆系统的模糊控制进行了介绍。3.介绍了仿真平台MATLAB，并用Simulink进行了系统建模以及仿真。关键词倒立摆；模糊控制；MATLAB；仿真.---AbstractInvertedpendulumsystemisnonlinear,multivariable,strong-couplingandinstabilitynaturally.Theresearch

4、ofinvertedpendulumsystemhasmanyimportantrealisticmeaningintheresearchsuchas：thelunchingprocessofrocket,thewalkingofbipedrobot,andflyingcontrolofhelicopter.Manycorrelativeproductionshaveapplicationsinthefieldoftechnologyofspaceflightandsubjectofrobot.F

5、uzzycontroltheoryisintroducedinordertostudysimulationandthecontrollingprobleminrealtimeofinvertedpendulumsysteminthispaper.Mainresearchworkisdeclaredbelow：1.Themathematicalmodelofsingleinvertedpendulumisproposed.2.Researchonfuzzycontrolalgorithmofinve

6、rtedpendulumsystem.3.TheMATLABisintroducedinthispaper.Thesimulationoffuzzycontrolofinvertedpendulumsystem.ItisintroducedhowtorealizethesimulationoftheinvertedpendulumsystembytheSIMULINKToolbox．KeywordsInvertedPendulumSystem；FuzzyControl；MATLAB；Simulat

7、ion.---目录1.　引言11.1　倒立摆简介11.2倒立摆控制方法简介21.3　国内外研究现状42.　倒立摆系统特性分析和单级倒立摆数学建模52.1　倒立摆系统特性分析52.2　单级倒立摆数学模型63.　单级倒立摆的模糊控制方法83.1　模糊控制理论简介83.2模糊控制器的设计方法93.3　模糊控制方法简介103.4　模糊控制系统设计113.5　模糊监督控制器设计113.6　稳定性分析134.　仿真平台matlab144.1　matlab发展历程144.2　matlab的强大功能155.　仿真

8、156.　结论与展望21谢　辞24.---1.　引言倒立摆系统是研究控制理论的一种典型实验平台，其具有成本低廉，结构简单，物理参数和结构易于调整等优点，是一个高阶次、极不稳定、多变量、非线性和强耦合的不稳定系统。在对倒立摆系统的控制过程中，它能有效地反映诸如可镇定性、随动性、鲁棒性以及跟踪等许多控制中关键性的问题，是检验各种控制理论的理想模型。迄今人们已经利用经典控制理论、现代控制理论以及各种智能控制理论实现了对多种倒立摆系统的稳定性的控制。同时倒立摆系统的动态过程与人类的行走姿态