李紅偉
西南石油大學研究生部，四川成都

西南石油大學電氣信息學院，四川成都

摘　　　要：單級倒立擺系統是一種廣泛應用的物理模型，為了研究其特性，應用拉格朗日方程建立了其精確數學模型，建模中考慮了摩擦力。同時為解決模糊多變量控制中的“維數災”問題，利用單輸入規(guī)則動態(tài)加權推理模糊控制器（ＳＩＲＭｓ）實現了單級倒立擺系統的控制，ＳＩＲＭｓ將多維模糊控制問題化簡成單維模糊控制問題來解決，大大減少了模糊規(guī)則數。利用隨機優(yōu)化搜索法優(yōu)化了控制參數，其中，所建立的動態(tài)參數權重使得擺桿角度控制優(yōu)先于小車位移控制，故倒立擺不會因為同時控制角度與小車位移而失去穩(wěn)定性。利用Ｖｉｓｓｉｍ對基于ＳＩＲＭｓ模糊控制器的倒立擺系統進行了仿真實驗，結果表明該方法能夠較好地完成倒立擺的運動控制，系統跟蹤速度快，超調量小，具有很強的魯棒性和更好的動靜態(tài)特性，驗證了模型和控制算法的有效性。

關　鍵　詞：倒立擺；ＳＩＲＭｓ模糊控制；動態(tài)參數權重；Ｖｉｓｓｉｍ軟件；仿真

１　引　言
單級倒立擺是一種典型的多變量、非線性、強耦合的不穩(wěn)定系統，其研究可歸結為對多變量非線性系統的研究［１］。從工程應用上講，衛(wèi)星的姿態(tài)控制、機器人的關節(jié)運動控制和起重機械的穩(wěn)鉤裝置等都和倒立擺模型有相似之處，所以，對倒立擺系統的控制研究具有重要的工程背景和實際意義［２�玻常荨ａ槍�單級倒立擺的控制問題，曾有不同的模糊控制算法對其進行控制。其中，經典的模糊控制算法采取對４個輸入變量同時進行模糊推理，可將倒立擺維持倒立［４］，但對倒立擺的定點控制效果不太理想。采用遞階模糊控制器來解決多變量模糊效果很好［５］，但存在著系統較復雜的問題。而使用ＳＩＲＭｓ（單輸入規(guī)則模塊）的控制系統是一種很好的解決方法［６］，這個算法解決了模糊控制規(guī)則數目隨輸入變量成指數增長的問題。相對于其他算法，ＳＩＲＭｓ算法只進行較少的乘法運算，不用做除法運算，實用中更易于硬件實現。

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