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4 模糊PID控制器的设计 20
4.1 模糊PID控制器的原理和结构 20
4.2 模糊PID控制器模糊部分的设计 21
4.2.1 输入输出量的选取 21
4.2.2 论域、量化因子和比例因子的确定 21
4.2.3 隶属函数的确定 22
4.2.4 模糊规则的确定 24
4.2.5 模糊PID控制器的解模糊 27
5 模糊PID控制器的MATLAB仿真 28
5.1 定义输入输出变量及命名 28
5.2 编辑模糊规则库 31
5.3 模糊PID控制器的仿真 33
6 结论 36
致谢 37
参考文献 38
附录 39
1 绪论
1.1 课题的目的与意义
球杆系统是一种非常典型的非线性系统，球杆系统具有开环不稳定的特点，并且是一个非最小相位系统。John Hauser给出一种对原始非最小相位系统的近似方法，把它近似为一最小相位系统，这样能获得较好的跟踪性能，但是该方法并没有考虑在跟踪时的一些参数不确定情况，Jie Huang针对此种情形，应用非线性的鲁棒伺服理论设计出一个跟踪控制器，能获得比较好的鲁棒跟踪特性。Joe和Lee应用智能控制方法，采用分层的模糊控制策略来减少模糊规则的数目，但这种方法的缺点是需要调节大量参数，而Yi Jianqing采用单输入规则模型(SIRM)，对每一个输入项均有一单输入规则模型和动态权重(dynamic importance degree)，这样设计出来的系统避免了参数的大量调节，且结构简单，控制效果较好。球杆系统作为一个经典的控制对象在控制领域之中，其控制的目的是将小球随时定位在球杆的任意指定的位置上，由于球杆和其转动是整个系统之中位移的一个执行部分，而且，系统属于非线性不稳定，对其的控制相对复杂和困难，所以对其进行建模和控制器的设计。
球杆系统作为在实验室中普遍的一种教学和仿真设备，其结构相对简单，非线性动态特性明显，并且可以将大多数的算法应用于球杆系统。在实际工业环境的各种非线性系统中，由于绝大多数的不稳定系统都是十分危险的，要去研究就显得十分困难，但是有了球杆系统，就可以很好的解决此类问题。因此，球杆系统经常用于检测控制策略的效果，是控制理论研究中较为理想的试验手段。所以常常可以看到，当某种新型的控制算法飞推出的同时，此种算法会被先用于球杆系统中，由此可见球杆系统的重要性。
本次的课题设计主要是利用模糊控制的原理对球杆系统设计一个控制器，使小球能够快速，平稳的稳定在给定的平衡点，因此对球杆控制系统设计具有理论和实际的双重意义。
1.2 国内外研究水平及现状
1.3 发展趋势
1.4 课题的主要工作
本课程设计的主要任务是以非线性的球杆系统为研究对象，对其进行建模，并根据球杆系统的数学模型设计一个模糊控制器，并对设计的模糊控制器进行仿真。本课题的具体结构为：
(1)主要是对球杆系统进行介绍，关于球杆系统的现状，发展趋势，模糊控制理论的发展情况。
(2)对本课题所使用去球杆系统进行详细的介绍，并对其使用拉格朗日方程的方法建立数学模型，然后通过适当放简化，可以得到球杆系统的简化数学模型。
(3)在sumlink中建立球杆系统的模型并对其分析稳定性。
(4)对模糊控制进行介绍，介绍如何去设计一款模糊控制器，模糊控制器的结构等。