一級(jí)直線倒立擺系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計(jì)---實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.doc

一級(jí)直線倒立擺系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目 錄1 實(shí)驗(yàn)要求. 31.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備. 31.2 評(píng)分規(guī)則. 31.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容. 31.4 安全注意事項(xiàng). 32 倒立擺實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹. 42.1 硬件組成. 42.2 軟件結(jié)構(gòu). 43 倒立擺數(shù)學(xué)建模（預(yù)習(xí)內(nèi)容） . 64 模糊控制實(shí)驗(yàn). 84.1 模糊控制器設(shè)計(jì)（預(yù)習(xí)內(nèi)容）. 84.2 模糊控制器仿真. 124.3 模糊控制器實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn). 125 附錄：控制理論中常用的MATLAB 函數(shù).136 參考文獻(xiàn). . 141 實(shí)驗(yàn)要求1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是順利完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的必要條件。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的主要內(nèi)容包括如下的幾個(gè)方面：（1） 復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)所涉及的MATLAB 軟件和模糊控制理論知識(shí)；（2） 熟悉實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和步驟；（3） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，作必要的理論分析與推導(dǎo)。1.2 評(píng)分規(guī)則實(shí)驗(yàn)滿分為100 分，其中實(shí)驗(yàn)考勤及實(shí)驗(yàn)態(tài)度占15% ，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)占25% ，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占60% （其中技術(shù)內(nèi)容占50% ，報(bào)告書寫占10% ）。（1） 實(shí)驗(yàn)考勤與實(shí)驗(yàn)態(tài)度實(shí)驗(yàn)考勤和實(shí)驗(yàn)態(tài)度主要針對(duì)課內(nèi)的學(xué)時(shí)進(jìn)行考核。（2） 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容分為兩大部分，即倒立擺數(shù)學(xué)建模和模糊控制的預(yù)習(xí)內(nèi)容。（3） 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的技術(shù)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)報(bào)告的技術(shù)內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析和實(shí)驗(yàn)思考題的解答。（4） 實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫水平主要考慮文字表達(dá)水平（要求層次分明、表述清晰、簡(jiǎn)潔明了）和規(guī)范程度（如圖是否有坐標(biāo)、單位和標(biāo)題、公式書寫及編號(hào)是否規(guī)范等）。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫不僅體現(xiàn)了作者的文字功底，而且反映了作者的治學(xué)態(tài)度。提示1：報(bào)告正文原則上不超過(guò)10 頁(yè)。提示2：一旦發(fā)現(xiàn)抄襲行為，抄襲者和被抄襲者均按作弊處理。1.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容實(shí)驗(yàn)報(bào)告包含以下的內(nèi)容?？筛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)的具體情況和要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。（1）理論分析的主要步驟；（2）仿真和硬件實(shí)物調(diào)試結(jié)果及分析（包括Matlab 程序或仿真模型，實(shí)物調(diào)試框圖）；（3）回答思考題；（4）總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得及對(duì)實(shí)驗(yàn)的意見(jiàn)或建議。1.4 安全注意事項(xiàng)（1） 實(shí)驗(yàn)之前一定要做好預(yù)習(xí)。（2） 為了避免設(shè)備失控時(shí)造成人身傷害，操作時(shí)人員應(yīng)該與設(shè)備保持安全距離，不要站在擺的兩端。（3） 實(shí)驗(yàn)前，確保倒立擺放置平穩(wěn)；要檢查擺桿的可能擺動(dòng)范圍，確保不會(huì)發(fā)生碰撞。（4） 如果發(fā)生異常，馬上關(guān)閉電控箱電源。（5） 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)禁止將手或身體的其他部位伸入小車運(yùn)行軌道之間。2 倒立擺實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹倒立擺是一個(gè)典型的不穩(wěn)定系統(tǒng)，同時(shí)又具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合的特性，是自動(dòng)控制理論中的典型被控對(duì)象。它深刻揭示了自然界一種基本規(guī)律，即一個(gè)自然不穩(wěn)定的被控對(duì)象，運(yùn)用控制手段可使之具有一定的穩(wěn)定性和良好的性能。許多抽象的控制概念如控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可控性、系統(tǒng)收斂速度和系統(tǒng)抗干擾能力等，都可以通過(guò)倒立擺系統(tǒng)直觀的表現(xiàn)出來(lái)。本實(shí)驗(yàn)以固高科技公司的單級(jí)直線倒立擺為研究對(duì)象。倒立擺實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分為硬件和軟件兩大部分。2.1 硬件組成倒立擺硬件系統(tǒng)由倒立擺本體、計(jì)算機(jī)（含運(yùn)動(dòng)控制卡）、電控箱（包括交流伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制卡的接口板、直流電源等）三大部分組成。倒立擺系統(tǒng)的本體由被控對(duì)象（小車和擺桿）、傳感器（角度傳感器）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（松下伺服電機(jī)及其傳動(dòng)裝置）組成。（1） 被控對(duì)象倒立擺的被控對(duì)象為擺桿和小車。擺桿通過(guò)鉸鏈連接在小車上，并可以圍繞連接軸自由旋轉(zhuǎn)。通過(guò)給小車施加適當(dāng)?shù)牧梢詫[桿直立起來(lái)并保持穩(wěn)定的狀態(tài)。（2） 傳感器倒立擺系統(tǒng)中的傳感器為光電編碼盤。旋轉(zhuǎn)編碼器是一種角位移傳感器，它分為光電式、接觸式和電磁感應(yīng)式三種，本系統(tǒng)用到的就是光電式增量編碼器。光電式增量編碼器由發(fā)光元件、光電碼盤、光敏元件和信號(hào)處理電路組成。當(dāng)碼盤隨工作軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光源透過(guò)光電碼盤上的光欄板形成忽明忽暗的光信號(hào)，光敏元件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過(guò)信號(hào)處理電路的整形、放大、分頻、記數(shù)、譯碼后輸出。光電式增量編碼器的測(cè)量精度取決于它所能分辨的最小角度 ，而這與碼盤圓周內(nèi)所分狹縫的線數(shù)有關(guān)： =360/ n ，其中n 編碼器線數(shù)。對(duì)于電機(jī)編碼器，在倒立擺使用中需要把編碼器讀數(shù)轉(zhuǎn)化為小車的水平位置。（3） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)倒立擺系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為松下伺服電機(jī)和與之連接的皮帶輪。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度通過(guò)皮帶輪傳送到小車上，從而帶動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)由與其配套的伺服驅(qū)動(dòng)器提供。電機(jī)的控制是通過(guò)固高公司的GT 系列運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)的。該控制器可以同步控制四個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制器以計(jì)算機(jī)為主機(jī)，提供標(biāo)準(zhǔn)的ISA 總線或PCI 總線接口，并且可以提供RS232 串行通訊和PC104 通訊接口。運(yùn)動(dòng)控制器同時(shí)具有A/D 信號(hào)采集功能，從而能夠?qū)⒐怆娋幋a盤的信號(hào)傳遞到計(jì)算機(jī)。倒立擺系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、倒立擺本體（包含擺桿、小車、伺服電機(jī)、光電碼盤）幾大部分組成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。光電碼盤1將小車的位移、速度信號(hào)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡，而光電碼盤2 將擺桿的位置、速度信號(hào)反饋回控制卡。計(jì)算機(jī)從運(yùn)動(dòng)控制卡中讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確定控制決策（小車向哪個(gè)方向移動(dòng)、移動(dòng)速度、加速度等），并由運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)實(shí)現(xiàn)該控制決策，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，保持?jǐn)[桿平衡。2.2 軟件結(jié)構(gòu)倒立擺實(shí)驗(yàn)以MathWorks 公司的MATLAB/Simulink 軟件及其實(shí)時(shí)工具箱（Real- TimeWorkshop3，簡(jiǎn)稱RTW）為軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)倒立擺控制器的純軟件仿真和硬件環(huán)（Hardware-in-the-Loop）仿真實(shí)驗(yàn)（實(shí)物調(diào)試）。MATLAB/Simulink 是目前最為廣泛使用的控制系統(tǒng)分析與控制器設(shè)計(jì)的軟件。MATLAB 主要是以語(yǔ)句的形式實(shí)現(xiàn)仿真的功能，比較簡(jiǎn)潔，執(zhí)行速度比較快；Simulink是以方框圖的方式構(gòu)建模型進(jìn)行仿真，形象直觀，簡(jiǎn)單易學(xué)。關(guān)于如何使用MATLAB/ Simulink 進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析，請(qǐng)參考相關(guān)參考資料。附錄給出了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中常用到的指令。MATLAB/Simulink 主要是通過(guò)純軟件的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真。這種仿真方式比較便捷，但由于一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與真實(shí)的系統(tǒng)總存在一定的差異，特別是復(fù)雜的系統(tǒng)，所以純軟件的仿真（以下簡(jiǎn)稱“軟仿真”）往往精度不高。近年來(lái)，硬件在環(huán)仿真逐步成為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的主流，其在航空航天控制和汽車控制領(lǐng)域運(yùn)用得尤為廣泛。硬件在環(huán)仿真（又稱半實(shí)物仿真）是將軟件和硬件以實(shí)時(shí)的方式連接在一起進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，不僅實(shí)現(xiàn)方便，而且可靠性高。以倒立擺硬件在環(huán)仿真為例，控制器的算法由Simulink 軟件模塊實(shí)現(xiàn)，而被控對(duì)象（倒立擺小車和擺桿）、傳感器（編碼盤）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)）等是真實(shí)的硬件。MATLAB/Simulink 仿真軟件與硬件之間的連接是通過(guò)以RTW 實(shí)時(shí)工具箱為核心的軟件組和它們所支持的數(shù)據(jù)采集卡等硬件實(shí)現(xiàn)的。RTW 將MATLAB/Simulink 中的軟件根據(jù)硬件系統(tǒng)的特點(diǎn)編譯成可執(zhí)行文件。該文件運(yùn)行在獨(dú)立的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器或同一計(jì)算機(jī)CPU 優(yōu)先級(jí)最高的區(qū)域，實(shí)時(shí)地將指令發(fā)送給數(shù)據(jù)采集卡，同時(shí)又將數(shù)據(jù)采集卡采集到的傳感器的信息反饋給MATLAB/Simulink 的軟模型。硬件在環(huán)仿真有多種實(shí)現(xiàn)方式。本實(shí)驗(yàn)采用Real-Time Windows Target4的方式，即目標(biāo)機(jī)（運(yùn)行實(shí)時(shí)可執(zhí)行文件的機(jī)器）和監(jiān)控機(jī)（運(yùn)行MATLAB/Simulink 軟件實(shí)行監(jiān)控的機(jī)器）為同一計(jì)算機(jī)的方式。MATLAB/Simulink 運(yùn)行在Windows 操作系統(tǒng)中，而編譯的可執(zhí)行文件運(yùn)行在CPU 優(yōu)先級(jí)最高的區(qū)域。數(shù)據(jù)采集卡為固高公司的GT-400-SV 運(yùn)動(dòng)卡。該卡不僅實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的采集功能，而且能夠依據(jù)倒立擺控制信號(hào)的要求，計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率箱放大，驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)。硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)的軟仿真實(shí)驗(yàn)相比，需要對(duì)Simulink 模型進(jìn)行編譯（Build）和連接（Connect）操作。在Simulink 窗口中的“GT-400-SV Block Library”中有 “GetPos”模塊對(duì)應(yīng)角度傳感器的信號(hào)， “GT400-SV Initialization”模塊實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)采集卡的初始化等等，如圖1 所示。圖1 GT-400-SV Block Library中倒立擺系統(tǒng)模塊3 倒立擺數(shù)學(xué)建模與模糊控制（預(yù)習(xí)內(nèi)容）3.1 倒立擺系統(tǒng)建模被控對(duì)象模型的建立是控制器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。建立模型的方法有兩大類，即基于物理原理的方式和基于辨識(shí)的方式。本章將基于牛頓力學(xué)原理建立倒立擺的微分方程。由于倒立擺是一個(gè)非線性系統(tǒng)，因此當(dāng)我們采用線性方法進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)時(shí)，需要將非線性的模型在其工作點(diǎn)附近進(jìn)行線性化，從而推導(dǎo)出倒立擺的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間方程。(具體可檢索相關(guān)網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)資料以及后面相關(guān)參考資料)在忽略了空氣阻力和各種摩擦之后，可將直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)抽象成小車和勻質(zhì)桿組成的系統(tǒng)，如圖2所示：圖 2.1 一級(jí)直線倒立擺模型設(shè)：M小車質(zhì)量；m擺桿質(zhì)量；b小車摩擦系數(shù)；l擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度；I擺桿慣量；F加在小車上的力；x小車位置；擺桿與垂直向上方向的夾角。參考相關(guān)參考資料可得到以小車加速度作為輸入的系統(tǒng)狀態(tài)方程為：已知 M 小車質(zhì)量 1.096 Kg ；m 擺桿質(zhì)量 0.109 Kg；b 小車摩擦系數(shù) 0 .1N/m/sec；l 擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度 0.2 5m；I 擺桿慣量 0.0034 kg*m*m，并以小車加速度作為輸入的系統(tǒng)狀態(tài)方程可化為： 對(duì)于系統(tǒng) 系統(tǒng)狀態(tài)完全可控的條件為：當(dāng)且僅當(dāng)向量組是線性無(wú)關(guān)的，或nn 維矩陣的秩為n。系統(tǒng)的輸出可控性的條件為：當(dāng)且僅當(dāng)矩陣的秩等于輸出向量y 的維數(shù)。應(yīng)用以上原理對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行能控能觀分析，系統(tǒng)的狀態(tài)完全可控性矩陣的秩等于系統(tǒng)的狀態(tài)變量維數(shù)，系統(tǒng)的輸出完全可控性矩陣的秩等于系統(tǒng)輸出向量 y 的維數(shù)，所以系統(tǒng)可控，因此可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)穩(wěn)定。后面實(shí)驗(yàn)中就以上述模型為基礎(chǔ)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)物調(diào)試。3.2 模糊控制基礎(chǔ)知識(shí) 模糊控制器可以通過(guò)matlab軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)模糊控制的一般步驟如下：(1)確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量(即控制量)；(2)模糊化，選擇模糊控制器的輸入變量及輸出變量的論域，量化域，并確定模糊控制器的參數(shù)(如量化因子等)；(3)設(shè)計(jì)模糊控制器的控制規(guī)則，確定模糊推理規(guī)則；(4)清晰化（去模糊化）參考相關(guān)參考資料熟練掌握模糊控制器設(shè)計(jì)過(guò)程。4 模糊控制實(shí)驗(yàn)在控制理論中，智能控制已經(jīng)扮演著越來(lái)越重要的角色。本實(shí)驗(yàn)研究倒立擺模糊控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證問(wèn)題。1）模糊控制器設(shè)計(jì)（fis文件建立）（1）進(jìn)入matlab，輸入fuzzy，調(diào)出模糊控制器編輯窗口；（2）建立模糊控制器；（窗口菜單file,edit,view可調(diào)用相應(yīng)命令） 其中file菜單下有new fis,新建fis文件；import,導(dǎo)入fis文件；export，導(dǎo)出fis文件。 注意：fis文件是模糊控制器的核心，simulink中Fuzzy control模塊必須和fis文件相關(guān)聯(lián)才能正常工作。 edit菜單下有add variable,增加輸入輸出維數(shù)；move：移除相應(yīng)的輸入，輸出；rules：輸入相應(yīng)控制規(guī)則。 點(diǎn)擊圖中的input和output模塊可設(shè)計(jì)相應(yīng)輸入、輸出變量的隸屬度函數(shù)、模糊集合、論域等等。本次實(shí)驗(yàn)中采用默認(rèn)的三角函數(shù)，輸入輸出范圍均為（-3，3），劃分為7個(gè)模糊集合，具體過(guò)程如下圖所示。其中：E，EC，U的模糊隸屬度函數(shù)定義如下圖（可采用不同的隸屬度函數(shù)）。 控制規(guī)則如下：If (E is NB) and (EC is NB) then (U is NB) If (E is NB) and (EC is NM) then (U is NB) If (E is NB) and (EC is NS) then (U is NB) If (E is NB) and (EC is ZE) then (U is NM) If (E is NB) and (EC is PS) then (U is NM) If (E is NB) and (EC is PM) then (U is NS) If (E is NB) and (EC is PB) then (U is ZE) If (E is NM) and (EC is NB) then (U is NB) If (E is NM) and (EC is NM) then (U is NB) If (E is NM) and (EC is NS) then (U is NM) If (E is NM) and (EC is ZE) then (U is NM) If (E is NM) and (EC is PS) then (U is NS) If (E is NM) and (EC is PM) then (U is ZE) If (E is NM) and (EC is PB) then (U is PS) If (E is NS) and (EC is NB) then (U is NB) If (E is NS) and (EC is NM) then (U is NM) If (E is NS) and (EC is NS) then (U is NM) If (E is NS) and (EC is ZE) then (U is NS) If (E is NS) and (EC is PS) then (U is ZE) If (E is NS) and (EC is PM) then (U is PS) If (E is NS) and (EC is PB) then (U is PM) If (E is ZE) and (EC is NB) then (U is NM) If (E is ZE) and (EC is NM) then (U is NS) If (E is ZE) and (EC is NS) then (U is NS) If (E is ZE) and (EC is ZE) then (U is ZE) If (E is ZE) and (EC is PS) then (U is PS) If (E is ZE) and (EC is PM) then (U is PM) If (E is ZE) and (EC is PB) then (U is PM) If (E is PS) and (EC is NB) then (U is NM) If (E is PS) and (EC is NM) then (U is ZE) If (E is PS) and (EC is NS) then (U is ZE) If (E is PS) and (EC is ZE) then (U is PS) If (E is PS) and (EC is PS) then (U is PM) If (E is PS) and (EC is PM) then (U is PM) If (E is PS) and (EC is PB) then (U is PB) If (E is PM) and (EC is NB) then (U is NS) If (E is PM) and (EC is NM) then (U is PS) If (E is PM) and (EC is NS) then (U is PS) If (E is PM) and (EC is ZE) then (U is PM) If (E is PM) and (EC is PS) then (U is PM) If (E is PM) and (EC is PM) then (U is PB) If (E is PM) and (EC is PB) then (U is PB) If (E is PB) and (EC is NB) then (U is ZE) If (E is PB) and (EC is NM) then (U is PM) If (E is PB) and (EC is NS) then (U is PM) If (E is PB) and (EC is ZE) then (U is PM) If (E is PB) and (EC is PS) then (U is PB) If (E is PB) and (EC is PM) then (U is PB) If (E is PB) and (EC is PB) then (U is PB) （3）保存為RFUZZY.fis文件；（窗口菜單可調(diào)用相應(yīng)命令）（4）點(diǎn)擊export選項(xiàng)輸出到 workspace，命名為RFUZZY。2）模糊控制器仿真 在simulink環(huán)境下建立如下仿真模型?？驁D中雙擊Fuzzy logic controller模塊，輸入上面編輯fis文件名RFUZZY。 模糊控制器的輸出到倒立擺系統(tǒng)的時(shí)候反向，原因是E本來(lái)是零點(diǎn)和系統(tǒng)的輸出差值，而這里模糊控制器的輸入直接是系統(tǒng)的輸出，所以控制應(yīng)該反向。中間的融合矩陣K為0.9 -0.41 0 0;0 0 1 -1.78，三個(gè)量化因子分別為25，4，10。點(diǎn)擊仿真運(yùn)行按鈕可得到系統(tǒng)輸出。注意：需要改兩處設(shè)置 1、融合矩陣Multiplication Matriz(K*U)；2、Fuzzy logic controller模塊設(shè)置為：不使用布爾變量。要求雙擊系統(tǒng)框圖模型，修改狀態(tài)方程不同的初始條件0.01*A 0 0 0，0 0.01*A 0 0，0 0 0.01*A 0，0 0 0 0.01*A，其中A為實(shí)驗(yàn)組數(shù)。記錄下數(shù)據(jù)，雙擊SCOPE模塊，屏幕截圖，并通過(guò)windows中畫圖軟件保存為相應(yīng)文件，書寫報(bào)告用。3）模糊控制器實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn) 給出實(shí)物控制模塊如下圖（見(jiàn)文件realtime1）。把仿真設(shè)計(jì)驗(yàn)證好的模糊控制器加入上面的仿真模型得到下圖的實(shí)物調(diào)試模塊。注：實(shí)物調(diào)試模塊搭建好后，請(qǐng)老師檢查在進(jìn)行實(shí)物控制。 點(diǎn)擊編譯程序，完成后點(diǎn)擊使計(jì)算機(jī)和倒立擺建立連接；點(diǎn)擊運(yùn)行程序，提起倒立擺的擺桿到豎直向上的位置，在程序進(jìn)入自動(dòng)控制后松開。用手機(jī)記錄下倒立擺實(shí)時(shí)運(yùn)行的照片，書寫報(bào)告用。同時(shí)對(duì)量化因子進(jìn)行調(diào)試，獲取盡可能好的結(jié)果，把優(yōu)化結(jié)果記錄下來(lái)。5 附錄：控制理論中常用的MATLAB 函數(shù)函數(shù)名稱 功能描述9Bandwidth 計(jì)算單輸入單輸出系統(tǒng)的帶寬Bode 計(jì)算并繪制波德響應(yīng)圖c2d 把連續(xù)時(shí)間模型轉(zhuǎn)化為離散時(shí)間模型d2c 把離散時(shí)間模型轉(zhuǎn)化為連續(xù)時(shí)間模型d2d 對(duì)離散時(shí)間模型重新采樣damp 計(jì)算自然頻率和阻尼系數(shù)dcgain 計(jì)算低頻（直流）增益esort 通過(guò)實(shí)部對(duì)連續(xù)系統(tǒng)的極點(diǎn)進(jìn)行排序feedback 計(jì)算反饋閉環(huán)系統(tǒng)的模型freqresp 估計(jì)選定頻率的頻率響應(yīng)gensig 產(chǎn)生輸入信號(hào)impulse 計(jì)算并繪制脈沖響應(yīng)initial