MATLAB实现基于Sugeno模糊控制的单级倒立摆仿真系统

资 源 简 介

该项目使用MATLAB构建单级倒立摆的模糊控制仿真模型。通过Sugeno型模糊推理系统设计控制器，实现对摆杆角度和角速度的稳定调节，演示系统在扰动下的自主平衡恢复过程。适用于控制算法学习和动态系统分析。

详 情 说 明

单级倒立摆 Sugeno 模糊控制仿真与分析

项目介绍

本项目基于 MATLAB/Simulink 环境，实现了一个采用 Sugeno 型模糊推理系统的单级倒立摆控制仿真。项目核心是通过建立倒立摆的动力学模型并设计相应的模糊控制器，模拟其在初始扰动下自动恢复平衡的过程，并对控制系统的动态响应及性能指标进行分析与可视化。

功能特性

• Sugeno 模糊控制：设计了基于摆杆角度和角速度输入的 Sugeno 型模糊推理系统，实现快速、平滑的控制力输出。
• 动力学仿真：构建了精确的单级倒立摆非线性数学模型，模拟真实物理系统的动态特性。
• 参数可配置：支持用户灵活设置倒立摆的物理参数、初始状态、控制器参数及仿真参数。
• 结果可视化：提供系统状态（角度、角速度、控制力）的动态响应曲线以及模糊控制面的三维图形。
• 性能分析：自动计算并输出关键性能指标，如调节时间、超调量和稳态误差，支持不同控制策略的效果对比。

使用方法

1. 配置参数：在运行主脚本前，根据需要修改脚本中的初始条件、系统物理参数、模糊控制器设计参数以及仿真时间等。
2. 运行仿真：执行主脚本。程序将自动调用模糊逻辑设计器构建控制器，并运行 Simulink 模型进行仿真。
3. 查看结果：仿真结束后，程序将自动绘制动态响应曲线和模糊控制面，并在命令行窗口输出性能分析结果。

系统要求

• 操作系统: Windows / macOS / Linux
• 软件环境: MATLAB R2018b 或更高版本，并安装 Simulink 和 Fuzzy Logic Toolbox。

文件说明

主程序文件集成了项目的核心功能，其主要作用包括：定义倒立摆的物理参数与初始状态；构建用于推理的 Sugeno 型模糊控制系统，完成隶属度函数设置与模糊规则库的添加；调用并执行 Simulink 仿真模型以计算系统动态响应；对仿真输出的数据进行分析处理，绘制响应曲线与控制面可视化图形，并计算关键性能指标。