MATLAB模糊PID控制在倒立摆稳定系统中的仿真实现

资 源 简 介

本项目利用MATLAB设计并仿真了基于模糊逻辑的PID控制器，实现对倒立摆系统的实时角度与角速度控制。通过动态参数调整，显著提高了系统的稳定性和响应速度。

详 情 说 明

基于模糊PID控制的倒立摆稳定系统仿真与算法实现

项目介绍

本项目通过MATLAB实现基于模糊逻辑的PID控制器设计，应用于倒立摆系统的角度稳定性控制。系统能够实时计算倒立摆的当前倾斜角度和角速度，通过模糊推理机制动态调整PID参数，实现对倒立摆的精确稳定控制。项目包含完整的仿真环境搭建、模糊规则库设计、控制算法实现和性能可视化分析。

功能特性

• 智能参数调整：采用模糊逻辑控制器动态调整PID参数，适应系统不同工况
• 实时仿真：构建完整的倒立摆系统仿真环境，实现实时控制效果展示
• 多维度可视化：提供系统状态响应、控制参数变化、性能指标等多角度分析图表
• 灵活配置：支持自定义系统物理参数、初始状态和模糊控制规则
• 性能评估：自动计算超调量、调节时间、稳态误差等关键性能指标

使用方法

1. 参数配置：在脚本中设置倒立摆的物理参数（质量、长度、摩擦系数等）
2. 初始化系统：设定倒立摆的初始角度、角速度和期望平衡位置
3. 运行仿真：执行主程序开始模糊PID控制仿真
4. 结果分析：查看生成的响应曲线、参数变化图和性能指标报告
5. 规则优化：根据仿真结果调整模糊规则库和隶属度函数以优化控制效果

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 必需工具箱：Fuzzy Logic Toolbox, Control System Toolbox
• 内存：至少4GB RAM
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了仿真系统的完整流程，包含倒立摆动力学模型构建、模糊推理机初始化、实时控制循环执行以及结果可视化四大核心模块。具体实现了系统状态变量的实时采集与处理、基于误差和误差变化率的模糊推理计算、PID控制参数的动态优化调整、控制信号的生成与输出，同时还负责生成包含系统响应曲线、参数变化趋势和性能指标分析的综合报告。