电气工程及其自动化专业【毕业设计】应用模糊控制技术的二级倒立摆控制器设计

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1、（20__届）本科毕业设计应用模糊控制技术的二级倒立摆控制器设计I摘要倒立摆系统是一个典型的非线性、多变量、强耦合和快速运动的自然不稳定高阶系统，是控制理论与应用的热点问题，因为它不但是验证现代控制理论方法的典型的实验装置，并且其控制方法、思路对处理一般工业过程也有广泛的用途。本文以二级倒立摆为控制对象，首先介绍了模糊控制理论的发展与应用、倒立摆系统的研究意义与现状，利用拉格朗日法推导并且建立了二级倒立摆系统线性化的状态空间模型，并采用串级模糊控制方案和应用融合函数的模糊控制方案对二级倒立摆进行控制，对二级倒立摆进行了仿真

2、。仿真结果表明，控制方案都取得了良好的控制效果，并且有较好的抗微小干扰的能力。关键词：二级倒立摆，模糊控制，仿真，串级结构，融合函数ITheapplicationofthefuzzycontroltechnologydoubleinvertedpendulumcontrollerdesignAbstractInvertedpendulumsystemisatypicalmodelofmultivariable，single-inputandmulti-outputs，nonlinearity，strong-coupling

3、andabsolutelyinstabilitynaturally.Itisthefavoriteprobleminthecontroltheoryandapplication.Becauseit’satypicalexperimentdevicetotestthemoderncontroltheory,itscontroltechniqueandideaisusefultoaverageindustrialprocess.Inthispaper，takingthedoubleinvertedpendulumasplant

4、.First，introducesthedevelopmentandapplicationoffuzzycontroltheory，theresearchsignificanceandthestatusofdoubleinvertedpendulumsystem.Then，usingLagrangemethodderivationandbuiltalinearizationstate-spacemodelofthedoubleinvertedpendulumsystem.Adoptingcascadefuzzycontro

5、lplanandapplicationfusionfunctionoffuzzycontrolschemefordoubleinvertedpendulumiscontrolled.Finally,thesimulationofdoubleinvertedpendulumhadbeendone.Thesimulationresultsshowthatthecontrolsolutionsareobtainedgoodcontroleffect,andhavegoodresistancetotinyinterferencea

6、bility.Keywords:doubleinvertedpendulum，fuzzycontrol，simulation，cascadestructure，fusionfunctionI目录摘要IAbstractII1绪论11.1智能控制理论简介11.2模糊控制理论的发展与应用21.3倒立摆系统的研究意义和现状21.4论文的主要内容和研究方法42二级倒立摆系统的数学建模和分析52.1二级倒立摆的结构52.2基于Lagrange方程的二级倒立摆模型建立62.2.1建模前的几个假设与符号说明62.2.2系统模型的建立72.

7、4二级倒立摆系统的稳定性分析122.4.1李亚普诺夫（Lyapunov）稳定性分析122.4.2设计状态反馈矩阵152.4.3系统的能控性和能观性173二级倒立摆的模糊控制方法183.1模糊控制系统简介183.2模糊控制器结构203.3模糊规则的选择和模糊推理203.3.1模糊语言变量的确定213.3.2模糊控制器的论域、量化因子和比例因子213.3.3确定语言值的隶属度函数223.3.4模糊规则的建立223.3.5模糊推理233.3.6去模糊化244二级倒立摆模糊控制系统的设计与仿真254.1二级倒立摆的串级模糊控制方法

8、设计与仿真254.1.1二级倒立摆的串级模糊控制方法设计254.1.2二级倒立摆的串级模糊控制仿真314.2应用融合函数的二级倒立摆模糊控制方法设计与仿真354.2.1融合函数与设计354.2.2应用融合函数的二级倒立摆模糊控制方法设计364.2.3应用融合函数的二级倒立摆模糊控制仿真405总结44参考