直线二级倒立摆系统的模糊控制器设计与分析.docx

摘要：倒立摆系统是一个非线性系统，对系统的准确性和速度性有很高的要求，其最突出的特征是不稳定性。它经常被用来检验各种新型控制理论和方法的有效性，因此，国内外学者热衷于倒立摆系统的研究。

本文研究的前提是在对倒立摆众多主要研究意义和背景下建立的，并通过查阅大量科研资料对倒立摆的研究历史和国际现状作了简单的介绍和总结。简单介绍了所需要的模糊控制知识，结合目前主要研究理论提出模糊控制方案。本文第一章绪论主要阐述了倒立摆系统的概括及其发展历史，并且讲诉了本课题的研究问题。第二章主要任务是利用物理力学知识以及数学知识建立二级倒立摆的数学模型，并分析所建立数学模型的系统稳定性、能控制性、能观性等。第三章主要是学习了模糊控制方面的知识，并利用所学知识建立合适的二级倒立摆模糊控制器。第四章介绍仿真软件MATLAB，利用MATLAB里的simulink建立模型框图，进行仿真实验分析实验结果。第五章进行PID控制实验，并与模糊控制实验进行对比。

关键词：倒立摆；MATLAB；仿真；模糊控制

目录

摘要

Abstract

第一章   绪论-1

1.1 倒立摆控制系统概述-1

1.2 课题的目的及研究意义-1

1.3 本课题的国内外的研究现状-2

1.4 设计任务-2

第二章  建立直线二级倒立摆模型-4

2.1 直线二级倒立摆模型-4

2.2数学模型-4

2.3 系统的能控性-9

2.4 系统的能观性-10

2.5 系统稳定性分析-11

2.6 本章小结-11

第三章 二级倒立摆的模糊控制器设计与分析-13

3.1 模糊控制器-13

3.1.1 模糊控制器的概述-13

3.1.2 模糊控制器的组成及原理-13

3.2 模糊控制器设计-14

3.3 直线二级倒立摆模糊控制器-14

3.4 模糊控制器融合矩阵的设计-15

3.5 在MATLAB建立模糊控制器-16

3.6 本章小结-19

第四章  直线二级倒立摆的MATLAB仿真实验-20

4.1 在Simulink下的二级倒立摆模糊控制系统仿真-20

4.2抗干扰性分析-24

4.3 本章小结-28

第五章 模糊控制与PID控制比较-29

5.1 PID控制系统-29

5.2 PID控制系统仿真-29

5.3 对比实验总结-30

第六章 总结与展望-31

6.1 总结-31

6.2 展望-31

致  谢-32

参考文献-33