深圳信 白、职业技术学院学报 第５卷 ４９条，但在本设计中，有些规则是不可能或不允 ２倒立摆模糊控制器的设计 ２．１确定输入输出模糊语言变量及其论域 许发生的，比如说Ｐ为ＮＬ的同ｌｔ，￣ＰＣ为ＮＬ是不允许 的，因为在这种情况下倒立摆可以说是很难控制 行不断调整，避免出现这种或类似的情况发生， 因为此设计的目的是设计模糊控制器控制倒立 的，因此我们应该在发生这种情况之前对倒立摆进 摆摆杆不倒（角度以竖直向上方向为平衡位置）、 小车位移稳定在平衡位置（小车导轨的中点）附 所以位移模糊控制器的控制规则只用到了其中的２ｌ 近，即需要同时控制摆杆角度０和小车位移Ｘ这两 条。个变量，如果只采用一个模糊控制器的话，其控制 ２．３确定模糊变量各个状态（或模糊子集）的隶属 规则多达１００多条，显得很臃肿，这给实时快速控 函数 制带来了很大的阻碍。因此，此设计采用两个模糊 控制器：角度模糊逻辑控制器和位移模糊逻辑控制 器，分别控制角度０和小车位移Ｘ。两控制器都采 用两输入一输出，输入分别为角度０、角度变化率 ０和小车位移Ｘ、位移变化率 。它们的语言变量 和论域分别为： 角度０：ｆＰＬ，ＰＭ，ＰＳ，０，ＮＳ，ＮＭ，ＮＬ｝； 论域：『－０．１７６ ０．１７６］ 角度变化率０：ｆＰＬ，ＰＳ，Ｏ，ＮＳ，ＮＩ ｝； 论域：『－ｌｌ】 ／Ｊ、车位移Ｘ：ｆＰＬ，ＰＭ，ＰＳ，Ｏ，ＮＳ，ＮＭ，ＮＬ｝； 论域：『－０．３ ０．３】 位移变化率 ：ｆＰＬ，ＰＭ，ＰＳ，Ｏ，ＮＳ，ＮＭ，ＮＬ｝； 论域：『－１．５ １．５］ 南于导轨两端点离导轨中点大概只有０．３ｍ的距 离，所以小车位移论域选取为『－０．３ ０．３】；角度的论 域是本设计所要控制的角度范同，约±ｌ０。；根据 固高实验数据，角度变化率控制在±ｌ度／秒以内， 位移变化率控制在±１．５米／秒以内。 ２＿２设计控制规则 根据模糊控制理论 ＿ ＿ ，对两模糊控制器的控 制规则选择如下（其中Ａｎｇｌｅ为角度，ＡｎｇｌｅＣ为角度 变化率，Ｐ为小车位移，ＰＣ为小车位移变化率）： 角度０的语言变量有７个，角度变化率０的语 言变量有５个，按照模糊控制理论，其控制规则共 有７×５＝３５条，但在本设计中，有些是必须优先判 断和控制的，比如说当Ａｎｇｌｅ为ＮＬ或ＰＬＨ，ｊ，摆杆掉 下来的可能性很大，这时不应再判断ＡｎｇｌｅＣｌ￣状况 了，而应及时输出一个较大的控制力来使摆杆不 倒，所以角度模糊控制器的控制规则只用到了其中 Ｉ￣Ｊ２７条。 小车位移Ｘ的语言变量有７个，位移变化率 的语言变量有７个，同珲，其控制规则共有７×７＝ 各输入隶属函数图和输出隶属函数图如下所 示（由于篇幅问题，下面只列出了角度隶属函数 图）： 图２角度隶属函数图 Ｆｉｇ．２ Ｖｉｅｗ ｏｆ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｕｎ，￣ｌｉｏｎ ｏｆ ａｎｇｌｅ 因为要控制摆杆能够在竖直方向小角度的摆动 以及控制的精度问题，所以靠近０点处的状态的斜 率比较大，大角度处控制精度没多大要求，所以斜 率比较小。此分析同样适用于本设计的其他输入输 出隶属函数图。 ３倒立摆的仿真及实时控制 ３．１构建控制模型 本设计搭建的虚拟仿真平台如图３所示（虚线 图３倒立摆仿真模型 Ｆｉｇ．３ Ｓｉｍｕｌａｌｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｖｅｒｌｅｄ ｐｅｎｄｕｌｍｎ 图中，Ｐｏｓ Ｒｅｆ．是小车的平衡位置的给定值， Ａｎｇｌｅ Ｒｅｆ．是摆杆角度的平衡位置的给定值。小车 的位置由模糊控制器Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｆｕｚｚｙ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ 维普资讯 http://www.cqvip.com
第２朗 天文洋，陈玮，罗俊奇：一级ｆ；＝』＝Ｊ 摆的建模、仿真与实时控制 ６９ 来控制，而摆杆的角度南模糊控制器Ａｎｇｌｅ Ｆｕｚｚｙ ３．２倒立摆的实时控制 Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ来控制。两模糊控制器的输出权重 是经过不断的试验得来的。在进行实时控制之前， 将前面所设计的模糊控制器应用到 高倒立 摆实物上进行实时控制。实时控制模型如图６所示 （虚线框内为模糊控制模块）： 应首先对构造的模 进行虚拟仿真验证。 在ＭＡＴＩ ＡＢｌｌ’ 平台上对罔３的虚拟仿真模型进 行仿真，得到的仿真曲线如同４和冈５所示： ｒｌ９ｌ 图６倒立摆实际控制系统框图 Ｆｉｇ．６ Ｂｌ（）（・ｋ（１ｉａｇ）ａｌｎ ｏｆａ（・ＩｕａＩ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｉｎｖＰＩ‘ＩＰ（１ ｐｅｎｄｕｌｕｍ 图４倒立摆仿真角度曲线 Ｆｉｇ．４ Ａｎｇｌｅ（ｑｌｌｖＰ ｒＨｌｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｖｅｌｔｅｄ ｐｅｎ＆ＩｈｆＩ Ｊ１ 实验初时，将摆杆置于倒立平衡位置附近，实 时控制产生作用，摆杆随后一直处于倒立位置，小 车位置保持在平衡位置附近来回移动，其控制效果 非常理想， 前面的仿真效果相仿。 ４结语 本文通过合理地设计模糊控制器的各个输入 图５倒立摆仿真位置曲线 Ｆｉｇ．５ Ｐｏｓｉｌｉｏｎ（ ＩＩＩ＇Ｖ￣ｆｒｏｍ ｓｉｍｕｌａｌｉｏｎ『ｌｒ ｉ，ｑｖｅｒｔｅ（］Ｉ）ｅｎｄｕｈｕｎ 量和输 量的论域、控制规则及其它重要参数，在 Ｍａｔｌａｂ平台上建立了倒立摆的仿真模型，得到了理 南仿真曲线可知，结果已是令人较满意的， 摆 想的仿真曲线，最后模糊控制器在Ｉ古Ｉ高倒立摆上进 杆在竖直向上方向作小角度（±０．０】弧度之间， 即 行了实时控制，很好的控制摆杆的倒立角度；ＰＩｔ／Ｊ，车 ±０．５７。之问）摆动，小车在平衡位置附近移动。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） ｆｌ】求是科技．ＭＡＴＩ ＡＢ ７。０从入门到精通』Ｍ】．北京：人民邮电出版社，２００６． Ｑｉｕｓｈｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｆｒｏｍ Ｓｔａｒｔｉｎｇ ｔｏ Ｍａｓｔｅｒｉｎｇ Ｍａｔｔａｂ ＺＯ【Ｍ】．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｐｏｓｔｓ＆Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｒｅｓｓ，２００６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 【２】刘叔军．ＭＡＴＬＡＢ ７．０控制系统应用与实例【Ｍ Ｊ．北京：机械工业出版社，２００６． ＬＩＵ Ｓｈｏｊｕｎ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｅｘａｍｐｌｅｓｉ）ｆｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓ）ｓｔｅｒｏｓ ｕ，ｉｔｈ Ｍａｔｌａｂ ＺＯ【Ｍ】．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｍａｅｈｉｎｅ Ｐｒｅｓｓ，２００６。（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 的位移。 Ｉ３】汤兵勇，路林吉，王文杰．模糊控制理论与应用技术【Ｍ】．北京：清华大学出版社，２００２。 ＴＡＮ（；Ｂｉｎｇｙｏｎｇ．ＬＵ Ｌｉｎｊｉ，ＷＡＮＧ Ｗｅｎｊｉｅ．Ｔｈｅｏｒ）（ｇｉｌｄ ＡＨｄｉｅａｔｉｏｎｓ ｒ）／Ｆｕｚｚ）Ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，２００２。（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 『４】刘曙光。模糊控制技术【Ｍ】。北京：中国纺织出版社，２００１。 Ｉ ＩＵ Ｓｈｕｇｕａｎｇ。Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］。Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｐｌ ｅｓｓ。２００ １．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） Ｉ５】廉小亲．模糊控制技术ＩＭ】。北京：中国电力出版社，２００３． １ＪＡＮ Ｘｌａｏｑｉｎ。Ｆｕ＝ｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］。Ｂｅｌｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｅｈ＇ｉ＜，ａｌ Ｐｏｗｅｒ ｎ’ｅｓｓ．２００３。（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） Ｉ６】张乃尧，ＥＢＥＲＴ Ｃ，ＢＥＬＳＣＨＮＥＲ Ｒ，等。倒立摆的双闭环模糊控制【Ｊｌ。控制与决策，ｌ９９６，ｌ】（１）：８５—８８。 ＺＨ ＡＮＧ Ｎａｉｙａｏ、Ｅｈｅｒｔ Ｃ，Ｂｅｌｓｅｈｎｅｒ Ｒ． ｒｗｏ ｃｌｏｓｅｄ ｈ）ｏｐｓ ｆｕｚｚｙ ｅｏｎｌｒｏｌ ｆｎ．ｒ ｉｎＶｅｌ’ｔｅｄ ｐｅｎｄｕｌｕｍｌＪ］。Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ，ｌ ９９６，ｌ ｌ （】）：８５—８８。（ｉｎ ＣｈｉＨｅＳｅ） （下转第８９页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
第２期 彭晓峰：简述深圳经济发展巾的大企业作用 ８９ 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） ｆｌ１深圳市统计局．深圳统计年鉴［ｚ］，北京：中国统计出版社，２００５． Ｂｕ ａｕ ｏｆ Ｓｌａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｙｅａｒｈｏｏｋ Ｌｚｊ．Ｂｅｉｊｉｎｇ 『２１上海市￣ｉ－ｌ－局，上海统计年鉴Ｅｚ］．中国统计出版社，２００５． Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｓｔａｌｉｓｌｉ（・ｓ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｙｅａｌ。Ｊ）ｏｏｋ Ｅｚ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉ３］ａｋ京市统计局．北京统计年鉴［ｚ］、北京：中国．ｅ，￣ｉ－ｌ－出版社，２００５， Ｂｕｍａ…＞ｆＳｔａｔｉｓｔｉ（・ｓ ｏｆＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｙｅａｒｂｏｏｋ［ｚ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｓｔａｔｉｓｔｉ（’ａｌ Ｐｒｅｓｓ，２００５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｉｎ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ＰＥＮＧ Ｘｉａｏｆｅｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｉｎｓｌｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，５ １ ８０２９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｔ：ｌｎｓｌｅａｄ ｏｆ ｔｈｅ ＧＤＰ ｓｃａｌｅ，ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｓｌｒｕｃｌｕｒｅ ａｄｊｕｓ！ｍｅｎ！ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈａｖｅ ｂｅｃｏｍｅ ｋｅｖ ｉｓｓｕｅｓ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｇｅ ｏｆ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｍａｋｅ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｌｅｓｓ （ ０ｎｔｒｉｌｍｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ｅｃｏｎｏｍｙ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅｉｒ ｐｅｅｒｓ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ ａｎｄ Ｓｈａｎｇｈａｉ．Ｔｈｅ ａｕｌｈｏｒ ｂｅｌｉｅｖｅｓ ｔｈａｔ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ ａｕｔｈｏｒｉｔｙ ｓｈｏｕｈｌ ｂｏｏｓｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｂｙ ｓｕｐｐｏｒｔｉｖｅ ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ，ｅｎｃｏｕｒａｇｅ ｔｈｅｓｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｔｏ ｐｌａｙ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｌ ｒｏｌｅｓ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｌｓｏ ｇｉｖｅｓ ａｎ ａｄｖｉｃｅ ａｂｏｕｔ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｌｏｇｉｓｌｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌａｒｇｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｉｎ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｌａｒｇｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ；ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ；ｌｏｇｉｓｔｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ （责任编辑：易思平） （上接第６９页） Ｍｏｄｅｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌＣ０ｎ ｏｆ Ｏｔ ａｎ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｐｅｎｄｕｌｎＶｅｒ ｅｎａｕｌｕｍｕｍ ＧＵＡＮ Ｗｅｎｘｉａｎｇ，ＣＨＥＮ Ｗｅｉ，ＬＵＯ Ｊｕｎｑｉ （Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０００６，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｆｌｌｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｏｆ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｐｅｎｄｕｌｕｍ ｍａｄｅ ｂｙ Ｇｏｏｇｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＨＫ）Ｌｉｍｉｔｅｄ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｄ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ，ｔｈｅ ＭＡＴＬＡＢ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｗａｓ ｔｈｅｎ ｕｓｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｌａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｅ ｃｔｉｖｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｏｎｅ—ｓｔａｇｅ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｐｅｎｄｕｌｕｍ：ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｓｙｓｔｅｍ （责任编辑：周学才）
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