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维普资讯 第25卷 第 3期 实 验 室 研 究 与 探 索 V01．25No．3 2006年 3月 RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY Mar．2o06 基于模糊策略的单级旋转倒立摆控制 陈 奎， 吴爱国， 张小明 (天津大学 电气与 自动化工程学院，天津 300072) 摘 要 ：单级旋转倒立摆系统是一种典型的非线性、不稳定的控制对象和广泛应用的物理模型。本文介 绍了单级旋转倒立摆的构成以及系统结构，并设计了模糊控制器。以加拿大Quanser公司生产的旋转倒 立摆系统为研究对象，进行了实验研究。实验结果表明该模糊控制器在动态指标和稳态精度方面都有 明显的优越性。 关键词 ：旋转倒立摆 ；模糊控制；非线性系统 中图分类号 ：TP273 文献标识码 ：A 文章编号：1006．7167(2006)03．029704 ControloftheSingle-RotationalInvertedPendulum BasedonFuzzyController CHEN Kui， UAi-guo， ZHANGXiao—ming (SchoolofElectricalEng．Automation，TianjinUniv．，Tianjin300072，China) Abstract：Single—rotationalinvertedpendulum (RIP)isarepresentativelynonlinearunstableobjectandphysicalmodelwith broadapplicationfields．ThestructureofRIPwaspresentedandthefuzzycontrollerforRIPwasdesigned．Theexperimentis basedonanRIPproducedbyQu~serCompany，andtheresultsshowthatthefuzzycontrollerisadvancedandeffectivein manyfunctions． Keywords：rotationalinvertedpendulum(RIP)；fuzzycontrol；nonlinearsystem 1 引 言 倒立摆 (IP，invertedpendulum)是一个复杂 的快 速、非线性 、多变量、强耦合、自然不稳定的非最小相位 系统。 目前 以小车式倒立摆为控制对象的研究很 多¨J。旋转倒立摆系统是在小车倒立摆系统的基础 上发展起来的。与小车倒立摆不同，旋转倒立摆将摆 杆安装在与电机转轴相连的水平旋臂上，通过电机带 动旋臂在水平面的转动来控制摆杆的倒立，摆杆可 以 图 1 旋转倒立摆系统模型 在垂直平面内旋转。旋转倒立摆将小车倒立摆的平动 Fig．1 Thesingle—rotationalinvertedpendulum 控制改为旋转控制，使得整个系统更为复杂和不稳定， 本文在 吸取和借鉴 国内外研究成果 的基础 增加了控制的难度。 上 ]，以加拿大 Quanser公司生产的旋转倒立摆系统 为研究对象 ]，基于模糊方法设计了控制器，并进行实 验验证。可看出该模糊控制器具有良好的控制效果。 收稿 日期 ：2005—08—12 作者简介 ：陈 奎(1980一)，男，黑龙江佳木斯人，硕士研究生 。主 2 旋转倒立摆