直线二级倒立摆系统的模糊控制策略研究毕业设计

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1、学校代码:10128学号：200711204085本科毕业设计说明书直线二级倒立摆系统的模糊控制策略研究学生姓名：王秩鹏电力学院自动化系自动化《电厂热工过程控制及自动化方向〉班级：自《电》07-3二o年六月摘要倒立摆是一个典型的多变量、非线性、强耦合的自然不稳定的系统，在倒立摆的控制过程中，可以直观的反映出许多关键的问题，诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪性能等关键问题等。因此，对倒立摆系统的控制研究具有重要的理论意义。另一方面，任何重心在上，支点在下的控制问题都可近似化为一种倒立摆模型。因此对倒立摆系统的控制研究述具有重要的工程实

2、践意义。本文以直线二级倒立摆模型为控制对象，首先在阐述了倒立摆系统控制的研究发展过程和现状之后，介绍了倒立摆系统的结构和数学模型，并详细推导了二级倒立摆的数学模型。接着提岀针对倒立摆稳定控制的控制算法:模糊控制。在模糊控制过程中，为了降低模糊控制器的输入变量维数，避免规则爆炸问题，提岀了构造融合函数进行降低控制器维数。在此基础上设计了基于信息融合的模糊控制器，在仿真的基础上进行了实验分析，最后经过实物验证，二级倒立摆的成功稳定控制进一步说明了本文所设计的二级倒立摆的模糊控制器具有很好的稳定性。关健词:倒立摆、模糊控制、Matlab仿

3、真AbstractTheinvertedpendulumsystemisanaturalinstabilitysystemofmultivariable,nonlinearandstrong-coupling.Duringitscontrolprocess,itcanreflectmanycracialquestionsinthecontroltheory,suchascalmquestion,robustquestionaswellastrackingquestionandsoon.Therefore,theinvertedpen

4、dulumisofgreattheoreticalsignificanee.Ontheotherhand,anycontrolproblemwithfulcrumunderitsbarycenterissimilartoaninvertedpendulummodel.Therefore,studyonthecontrolofinvertedpendulumsystemalsohasanimportantpracticalsignificance.Thepaperisbasedonthelineardoublelinearinvert

5、edpendulummodel,afterconciselyintroducingthedevelopmentandcurrentsituationofinvertedpendulumsystemresearch,themechanismandmathematicalmodelofinvertedpendulumarepresented,mathematicalmodelofthedoubleinvertedpendulumisparticularlyeduced.Thentheadvantagesanddisadvantageso

6、fthesecontrollerswerepointedout.Foradvisingtheruleexplosionindesigningfuzzycontroller,afuzzycontrollerbasedonblendfunctionwasputforward.Itsperformancewasanalyzedthroughsimulation.Intheend,thesuccessofcontrolofhardwarependulumsystemprovesthatthesecontrollershaveverygood

7、stability.Keyword:invertedpendulum;fuzzycontroller;Matlabsimulation目录引言1第一章直线二级倒立摆数学模型建立及定性分析21.1倒立摆系统简介21.2直线二级倒立摆数学模型的建立31.3直线二级倒立摆的定性分析61.3.1稳定性分析61.3.2可控性分析71.3.3可观测性分析7第二章模糊控制理论82.1模糊控制概述82.2模糊控制系统92.2.1隶属度函数92.2.2控制系统102.3模糊控制器112.3.1模糊控制器的分类122.3.2模糊控制器的构成132.3.

8、3模糊控制器设计20第三章直线二级倒立摆的模糊控制223.1状态变量的降维处理223.2模糊规则的确立24第四章直线二级倒立摆模糊控制器的仿真研究264.1模糊逻辑工具箱简介264.2模糊推理系统的构造264.3直线二级倒立摆模糊控制