本科生毕业设计手册

中国石油大学胜利学院

本科生毕业设计(论文)手册

题目基于T-S模糊模型的单级倒立

摆控制系统研究

学生姓名丁昌通

学号201207013208

专业班级自动化二班

指导教师李凤霞

2016年3月4日

目录

本科生毕业设计（论文）任务书 (1)

本科生毕业设计（论文）开题报告 (4)

本科生毕业设计（论文）指导记录 (7)

本科生毕业设计（论文）中期检查表 (9)

本科生毕业设计（论文）指导教师评语 (10)

本科生毕业设计（论文）答辩记录表 (11)

本科生毕业设计（论文）专业答辩小组评语 (12)

本科生毕业设计（论文）成绩汇总表 (12)

本科生毕业设计（论文）任务书

论文题目基于T-S模糊模型的单级倒立摆控制系统研究

一．研究的主要内容

1.本课题任务的内容和要求

为了实现对单级倒立摆非线性不稳定系统的稳定控制，本文利用模糊控制理论中的T-S模糊模型将其处理成多个局部线性模型的模糊逼近，并进行了模糊控制器的设计。通过Simulink对倒立摆系统进行了建模仿真和对系统控制效果的分析结果表明：此模型实现了对单级倒立摆的稳定控制，并且具有模糊规则少、结构简单、很好的稳定性和快速性等优点，于其它非线性不稳定系统的控制提出了一种有效的途径。针对倒立摆的非线性采用T-S模糊控制模型控制的方法对倒立摆进行控制，建立了倒立摆的数学模型，并用进行仿真，Matlab仿真结果表明该控制方法对倒立摆具有好的控制效果。倒立摆系统是一非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置。

本文主要完成直线倒立摆系统的数学建模，在此基础上完成了对直线倒立摆的LQR控制算法及仿真；并根据T-S模糊系统的原理建立了直线倒立摆系统的T-S模型，并根据并行分布补偿控制原理完成了控制器的设计，分别对连续型T-S模型的直线倒立摆控制系统和连续不确定型T-S模型的直线倒立摆控制系统进行了仿真研究[21]。考虑到单级倒立摆控制系统的模糊控制器有四个输入量和一个输出量，而两级倒立摆控制系统的模糊控制器有六个输入量和一个输出量，要直接设计一个多变量模糊控制器是相当困难的。因此本文采用一种变量分组的方法来设计控制器，即在控制结构上采用将一个复杂的多输入-单输出的模糊控制器，分解成若干个较为简单的多输入[22]。单输出的模糊控制器，这种控制器都是以系统误差和误差变化为输入语句变量。这种控制方法的最大优点是控制方法简单，调节时便于发现问题，有利于分别对小车和各级摆进行控制和研究。

技术要求：

(1)采用数学及物理知识建立数学模型；

(2)熟练掌握matlab相关编程及仿真知识；

(3)熟悉掌握T-S模糊模应用方法；

工作要求：

(1)认真阅读理解设计任务书；

(2)完成开题报告；

(3)查询相关资料，征询指导教师意见；

(4)订制写作计划，征询指导教师意见；

(5)论文撰写；

(6)论文答辩；

2.本课题应达到的目的

智能控制是近年来研究的热点，通过模糊控制使倒立摆这样一个不稳定被控对象成为一个稳定的系统，从而验证模糊控制算法的有效性，并将其应用于其他非线性系统的控制。T-S模糊模型可显著减少模糊语句数目，且便于对控制系统进行稳定性分析。本文通过建立基于Matlab的T-S模糊推理系统来对被控对象车摆系统进行仿真控制研究。

3.本毕业设计课题成果

(1)运行良好的程序系统。

(2)毕业论文。

二．有关要求

1.中外文献查阅要求

论文中引用的材料和数据，必须正确可靠，经得起推敲和验证，即论据的正确性。具体要求是，所引用的材料必须经过反复证实。第一手材料要公正，要反复核实，要去掉个人的好恶和想当然的推想，保留其客观的真实。第二手材料要究根问底，查明原始出处，并深领其意，而不得断章取义。引用别人的材料是为自己的论证服务，而不得作为篇章的点缀。在引用他人材料时，需要下一番筛选、鉴别的功夫，做到准确无误。写作毕业论文，应尽量多引用自己的实践数据、调查结果等作为佐证。

2.外文翻译要求

一、翻译的外文文献一般为1～2篇，外文字符要求不少于1.5万（或翻译成中文后至少在3000字以上）。

二、翻译的外文文献应主要选自学术期刊、学术会议的文章、有关著作及其他相关材料，应与毕业论文（设计）主题相关，并作为外文参考文献列入毕业论文（设计）的参考文献。并在每篇中文译文首页用“脚注”形式注明原文作者及出处，中文译文后应附外文原文。

三、中文译文的基本撰写格式为题目采用小三号黑体字居中打印，正文采用宋体小四号字，行间距一般为1.5倍行距，标准字符间距。页边距为左2.6cm，右2.6cm，上下各2.6cm，页面统一采用A4纸。

四、封面格式由学校统一制作（注：封面上的“翻译题目”指中文译文的题目，附件1为一篇外文翻译的封面格式，附件二为两篇外文翻译的封面格式），若有两篇外文文献，请按“封面、译文一、外文原文一、译文二、外文原文二”的顺序统一装订。

3.论文撰写要求

论文能够较好地综合运用所学理论和专业知识，具有较严谨的科学作风。论文要求依据充分，论证正确，有一定见解，文字通顺，条理清楚，数据准确，书写工整，论文字数在8000字以上。

三．毕业设计（论文）进度安排

2016年1月1日-3月20日通过各种途径（包括查阅相关书籍、上网等）做好系统需求分析，完成开题报告。

2016年3月21日-4月15日通过查阅资料，选择一个合适的解决方案，完成总体设计。

2016年4月16日-5月16日完成论文初稿。

2016年5月16日-6月9日论文修改。

2016年6月10日-6月13日论文答辩。

学生(签名)：指导教师(签名)：

系主任(签名)：年月日