单级倒立摆系统中模糊控制理论的应用要素.doc

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 Application of Fuzzy Control in Single Inverted Pendulum System 学生姓名：方礼由 Student: Fang Liyou 指导教师：王三秀 讲师 Advisor: Lecturer Wang Sanxiu 台州学院 物理与电子工程学院 School of Physics Electronic Engineering Taizhou University Taizhou, Zhejiang, China 2012年3月 March 2012 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 Abstract Inverted pendulum system is nonlinear, multivariable, strong-coupling and instability naturally. The research of inverted pendulum system has many important realistic meaning in the research such as：the lunching process of rocket, the walking of biped robot, and flying control of helicopter. Many correlative productions have applications in the field of technology of spaceflight and subject of robot. Fuzzy control theory is introduced in order to study simulation and the controlling problem in realtime of inverted pendulum system in this paper. Main research work is declared below：1. The mathematical model of single inverted pendulum is proposed. 2. Research on fuzzy control algorithm of inverted pendulum system. 3.The MATLAB is introduced in this paper. The simulation of fuzzy control of inverted pendulum system. It is introduced how to realize the simulation of the inverted pendulum system by the SIMULINK Toolbox． Key words Inverted Pendulum System；Fuzzy ontrol；；Simulation  1.　引言 1 1.1　倒立摆简介 1 1.2 倒立摆控制方法简介 2 1.3　国内外研究现状 4 2.　倒立摆系统特性分析和单级倒立摆数学建模 5 2.1　倒立摆系统特性分析 5 2.2　单级倒立摆数学模型 6 3.　单级倒立摆的模糊控制方法 8 3.1　模糊控制理论简介 8 3.2 模糊控制器的设计方法 9 3.3　模糊控制方法简介 10 3.4　模糊控制系统设计 11 3.5　模糊监督控制器设计 11 3.6　稳定性分析 13 4.　仿真平台matlab 14 4.1　mat