MATLAB模糊控制：一级倒立摆系统建模与仿真平台

资 源 简 介

本项目提供基于MATLAB的一级倒立摆模糊控制仿真解决方案，支持自定义模糊规则与动态模型参数调整，帮助研究控制稳定性与响应性能。

详 情 说 明

基于模糊控制的一级倒立摆系统建模与仿真平台

项目介绍

本项目构建了一个针对一级倒立摆系统的模糊控制仿真环境，实现了从系统建模、控制器设计到动态仿真与性能评估的全流程功能。通过精确的动力学建模与灵活的模糊控制器设计，为用户提供直观、高效的倒立摆控制算法验证平台。

功能特性

• 精确系统建模：基于牛顿-欧拉法建立倒立摆非线性动力学模型，准确描述小车位置、摆杆角度等状态变量
• 自定义模糊控制器：支持用户灵活定义模糊规则库、隶属度函数类型（三角型、高斯型等）和模糊集数量
• 实时仿真可视化：提供实时动态仿真过程，包含时域响应曲线、相平面轨迹和二维/三维动画演示
• 性能定量分析：自动计算超调量、调节时间、稳态误差等性能指标，生成控制器评估报告
• 扩展接口设计：预留标准接口，便于后续集成PID、LQR等其他控制算法对比分析

使用方法

1. 参数配置：设置系统物理参数（质量、长度、摩擦系数等）、初始状态（位置、角度）和仿真参数（时长、采样时间）
2. 控制器设计：定义模糊集合数量、选择隶属度函数类型、编辑模糊规则库
3. 运行仿真：启动仿真过程，实时观察系统动态响应和控制效果
4. 结果分析：查看时域响应曲线、相平面图、性能指标和动画演示，评估控制器性能
5. 鲁棒性测试：可选添加外部扰动，测试控制系统抗干扰能力

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11，Linux，macOS
• 软件环境：MATLAB R2020a或更高版本
• 必要工具箱：Fuzzy Logic Toolbox，Simulink
• 硬件配置：至少4GB内存，推荐8GB以上

文件说明

主程序文件整合了倒立摆系统的核心仿真流程，承担着参数初始化、动力学模型求解、模糊控制器调用、实时仿真计算以及结果可视化输出的关键任务。具体实现了用户交互界面引导配置过程、基于微分方程的系统状态更新算法、模糊推理机制的执行控制，并最终生成包含时域响应、相平面分析和动态动画在内的多维度仿真结果。