【正文】 1114周：完善控制效果，分析輸出結(jié)果，得出仿真結(jié)論；翻譯英文文獻(xiàn)資料。工作計劃 0102周：安排畢業(yè)設(shè)計計劃，分配設(shè)計任務(wù)。 為了解決這個問題，張乃堯等提出雙閉環(huán)的倒立擺模糊控制方案，內(nèi)環(huán)控制倒立擺的角度，外環(huán)控制倒立擺的位移。在倒立擺系統(tǒng)中應(yīng)用的智能控制方法有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、仿人智能控制、擬人智能控制以及云模型控制。因此，倒立擺系統(tǒng)作為控制理論研究中的一種比較理想實驗手段常常用來檢驗控制策略的效果。因此，圓形軌道倒立擺實物系統(tǒng)是控制領(lǐng)域研究的重要課題之一。直線運(yùn)動倒立擺實現(xiàn)的是在一個平面上的擺動，軌道較長、傳動環(huán)節(jié)較多、占地空間較大，實踐中常常由于傳動機(jī)構(gòu)的故障或誤差，而不是控制方法本身的問題導(dǎo)致平衡控制失敗。1994年8月，北京航空航天大學(xué)自動化系張明廉教授、沈程智教授領(lǐng)導(dǎo)的人工智能小組，采用擬人智能控制模仿人面對同樣問題的解決思路，成功實現(xiàn)了單電機(jī)控制三級平面運(yùn)動倒立擺的控制。張乃堯等人采用模糊雙閉環(huán)的方案，成功的對單級倒立擺進(jìn)行了穩(wěn)定控制。在這樣復(fù)雜的控制對象面前，把人工智能的方法引入到控制系統(tǒng)中，就為解決倒立擺控制問題提出了新的方向。對倒立擺因此對倒立擺控制機(jī)理的研究具有非常重要的理論和實踐意義。本論文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，建立了一級倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性、可控性分析，指出一階倒立擺的開環(huán)不穩(wěn)定性。文章主要完成了：一級倒立擺動力學(xué)模型和模糊PID控制器模塊的設(shè)計，確定了輸入輸出信號的論域、隸屬度函數(shù)和模糊規(guī)則，最后利用Matlab中的simulink工具箱創(chuàng)建了基于模糊控制理論的一級倒立擺系統(tǒng)的simulink仿真模型，對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行分析。二、畢業(yè)設(shè)計（論文）研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻(xiàn)綜述） 到目前為止，人們己經(jīng)利用包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論以及各種智能控制理論在內(nèi)的各種手段先后實現(xiàn)了倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。模糊智能控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是智能控制的重要方面，它們在倒立擺系統(tǒng)的控制上起到了很大的作用。胡叔旖、孫增沂應(yīng)用基于規(guī)則的方法實現(xiàn)了二級倒立擺的穩(wěn)定控制。李洪興教授領(lǐng)導(dǎo)的模糊系統(tǒng)與模糊信息研究中心暨復(fù)雜系統(tǒng)實時智能控制實驗室采用變論域自適應(yīng)模糊控制理論，于2001年9月實現(xiàn)了三級倒立擺實物系統(tǒng)控制后，又于2002年8月11日在世界上首次成功實現(xiàn)了四級倒立擺實物控制系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，被控對象日趨復(fù)雜，對控制性能的要求也日趨提高，直線倒立擺已不能滿足復(fù)雜系統(tǒng)的需要，由此產(chǎn)生了圓形軌道倒立擺。 三、畢業(yè)設(shè)計（論文）研究方案及工作計劃（含工作重點與難點及擬采用的途徑）研究方案 一級倒立擺系統(tǒng)由導(dǎo)軌，小車和一級擺桿組成，小車依靠直流電機(jī)施加的控制力，可以在導(dǎo)軌上左右移動，其位移和擺桿角度信息由傳感器測得，目標(biāo)是使倒立擺在有限長的導(dǎo)軌上豎立穩(wěn)定，達(dá)到動態(tài)平衡，即不超過一個預(yù)先定義好的垂直偏離角度范圍。對一級倒立擺的穩(wěn)定控制而言，模糊控制方法是一種比較優(yōu)秀的解決途徑，魯棒性較好。范醒哲等人將這一方法推廣到三級倒立擺控制系統(tǒng)中，并提出兩種模糊串級控制方案，用來解決倒立擺這類多變量系 統(tǒng)模糊控制時的規(guī)則爆炸問題。 0203周：了解本課題設(shè)計要求，針對倒立擺系統(tǒng)學(xué)習(xí)相關(guān)知識。 1516周：編寫畢業(yè)設(shè)計論文和準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 0611周：建立級倒立擺動力學(xué)模型，完成模糊PID控制器模塊的設(shè)計，在matlab中完成仿真。本文模仿人類簡化問題的思路，將單一的復(fù)雜控制策略轉(zhuǎn)化為多級簡單控制策略嵌套，通過分離變量的方法設(shè)計控制器。而對于二級倒立擺有6個狀態(tài)變量，推理規(guī)則會達(dá)到117649，顯然如此多的規(guī)則是不可能實現(xiàn)的。智能控制方法源自于人類實踐經(jīng)驗，不需要精確的數(shù)學(xué)模型，是當(dāng)前應(yīng)用較廣的控制方法。倒立擺系統(tǒng)不僅在高科技領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，人們還可以通過倒立擺這樣一個嚴(yán)格的控制對象，檢驗新的控制方法是否有較強(qiáng)的處理多變量、非線性和絕對不穩(wěn)定系統(tǒng)的能力。圓形軌道倒立擺實物系統(tǒng)控制的實現(xiàn)要比直線運(yùn)動倒立擺實物系統(tǒng)控制的實現(xiàn)困難得多；這不僅是因為這樣的系統(tǒng)其變量、非線性程度及不穩(wěn)定性成倍地增加，而且有關(guān)機(jī)械和電子器件的實現(xiàn)或選用會遇到瓶頸性的困難。 此前，實現(xiàn)的一級至四級倒立擺均為直線運(yùn)動倒立擺。王琳等采用模糊小腦模型控制器仿真控制了單級倒立擺。王衛(wèi)華采用專家模糊控制解決單級倒立擺的穩(wěn)定問題。倒立擺系統(tǒng)是一個難以控制的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，隨著級數(shù)的增加，控制難度加大。其典型性在于：作為實驗裝置，它本身具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、物理參數(shù)和結(jié)構(gòu)易于調(diào)整、便于模擬、形象直觀的優(yōu)點；作為被控對象，它是一個具有高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強(qiáng)藕合特性的不穩(wěn)定系統(tǒng)，可以有效地反映控制中的許多問題；作為檢測模型，該系統(tǒng)的特點與機(jī)器人、飛行器、起重機(jī)穩(wěn)鉤裝置等的控制有很大的相似性。畢業(yè)設(shè)計（論文）材料之二（2）本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目：一級倒立擺的模糊控制 課 題 類 型： 設(shè)計□ 實驗研究□ 論文□ 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 3090201214專 業(yè) 班 級： 自動化092學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院指 導(dǎo) 教 師： 開 題 時 間： 2013年3月2013 年3月10日一、畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容及研究意義（價值）在控制理論發(fā)展的過程中，一種理論的正確性及在實際應(yīng)用中的可行性，往往需要一個典型對象來驗證，并比較各種控制理論之間的優(yōu)劣，倒立擺系統(tǒng)就是這樣一個可以將理論應(yīng)用于實際的理想實驗平臺。仿真結(jié)果證明模糊PID控制不僅可以穩(wěn)定倒立擺系統(tǒng)，還使小車穩(wěn)定在平衡位置附近，證明了本文設(shè)計的模糊PID控制器有良好的穩(wěn)定性、魯棒性和適應(yīng)性倒立擺系統(tǒng)能有效地反映諸如鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動性等許多控制中的關(guān)鍵問題，是檢驗各種控制理論的理想模型。隨著微型計算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，又陸續(xù)出現(xiàn)了對一級、二級甚至多級倒立擺的穩(wěn)定控制。程福雁等將傳統(tǒng)控制理論與模糊控制相結(jié)合實現(xiàn)了對二級倒立擺的穩(wěn)定控制。劉妹琴、陳際達(dá)等采用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制了單級倒立擺。在對倒立擺系統(tǒng)的研究過程中新的控制理論的不斷出現(xiàn)，使現(xiàn)有的控制理論得到了不斷的完善和發(fā)展。圓形軌道倒立擺實現(xiàn)了上、下、左、右、前、后任何方向的擺動，與傳統(tǒng)的直線軌道倒立擺相比，圓形軌道倒立擺具有控制精度高、功能多、結(jié)構(gòu)緊湊、性價比高等優(yōu)點，所以圓形軌道倒立擺比傳統(tǒng)的直線軌道倒立擺更具有競爭力和應(yīng)用價值。近年來，人們對倒立擺的研究越來越感興趣，倒立擺的種類也變得豐富多樣。面對一級倒立擺系統(tǒng)這樣一個非線性、不穩(wěn)定的復(fù)雜被控對象，其控制方法主要有三類：線性控制、預(yù)測控制、智能控制。 在研究倒立擺這類多變量非線性系統(tǒng)的模糊控制時，一個難題就是規(guī)則爆炸，比如一級倒立擺的控制涉及的狀態(tài)變量共有4個，每個變量的論域作7個模糊集的模糊劃分，這樣，完備的推理規(guī)則庫會包含2401個推理規(guī)則。shulinagLei和RezaLnagari應(yīng)用分級思想，將x，dx/dt,θ,dθ/dt4個狀態(tài)變量分成兩個子系統(tǒng)，分別用兩個模糊控制器控制，然后來協(xié)調(diào)子系統(tǒng)之間的相互作用。 0405周：完成開題報告以及相關(guān)知識點的掌握，掌握倒立擺系統(tǒng)仿真的整體思路，收集整理matlab仿真所需的資料。主要參考文獻(xiàn)（不少于10篇，期刊類文獻(xiàn)不少于7篇，應(yīng)有一定數(shù)量的外文文獻(xiàn)，至少附一篇引用的外文文獻(xiàn)（3個頁面以上）及其譯文） [1][M].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)出版社,2002.[2][M].：國防工業(yè)出版社，2004.[3][M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.[4]周其鑒,李祖樞,[J].信息與控制,2006(2):3945.[5]劉朝英，[J].計算機(jī)仿真,2001,18（3）：1113.[6]李永強(qiáng)，[J].現(xiàn)代機(jī)械，2006，2(3)：100103.[7]倪桂杰,[J].自動化儀表,2002,23(3):710[8]高飛,[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報，1998,25（3）：369373[9]Lee C Logic in Controll Systems:Fuzzy I,Part I[J].IEEE SMC,1990,20(2):404435.[10]Bezdek J. 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