写一个模糊控制倒立摆的matlab程序
时间: 2023-10-10 16:07:31 浏览: 61
基于matlab的倒立摆模糊控制课程设计报告.doc
非常感谢您的提问。关于倒立摆的matlab程序,我将为您提供一份基本的代码框架,但是需要您根据实际情况进行调整和完善。
% 倒立摆模糊控制matlab程序
% 定义模糊控制器的输入和输出变量
inputVarNames = {'error', 'error_dot'};
outputVarNames = {'force'};
% 定义输入变量error和error_dot的隶属度函数
error = [-10 -5 -2.5;
-5 -2.5 0;
-2.5 0 2.5;
0 2.5 5;
2.5 5 10];
error_dot = [-10 -5 -2.5;
-5 -2.5 0;
-2.5 0 2.5;
0 2.5 5;
2.5 5 10];
% 设置输出变量force的隶属度函数
force = [-50 -25 -12.5;
-25 -12.5 0;
-12.5 0 12.5;
0 12.5 25;
12.5 25 50];
% 创建模糊控制器对象
fis = newfis('fis','mamdani','min','max','min','max');
% 设置输入和输出变量
fis = addvar(fis,'input','error',[error(1,1) error(end,end)]);
fis = addvar(fis,'input','error_dot',[error_dot(1,1) error_dot(end,end)]);
fis = addvar(fis,'output','force',[force(1,1) force(end,end)]);
% 设置变量隶属度函数
fis = addmf(fis,'input',1,'NB','trimf',error(1,:));
fis = addmf(fis,'input',1,'NM','trimf',error(2,:));
fis = addmf(fis,'input',1,'NS','trimf',error(3,:));
fis = addmf(fis,'input',1,'ZE','trimf',error(4,:));
fis = addmf(fis,'input',1,'PS','trimf',error(5,:));
fis = addmf(fis,'input',2,'NB','trimf',error_dot(1,:));
fis = addmf(fis,'input',2,'NM','trimf',error_dot(2,:));
fis = addmf(fis,'input',2,'NS','trimf',error_dot(3,:));
fis = addmf(fis,'input',2,'ZE','trimf',error_dot(4,:));
fis = addmf(fis,'input',2,'PS','trimf',error_dot(5,:));
fis = addmf(fis,'output',1,'NB','trimf',force(1,:));
fis = addmf(fis,'output',1,'NM','trimf',force(2,:));
fis = addmf(fis,'output',1,'NS','trimf',force(3,:));
fis = addmf(fis,'output',1,'ZE','trimf',force(4,:));
fis = addmf(fis,'output',1,'PS','trimf',force(5,:));
% 设置模糊规则
ruleList = [
1 1 1 1;
2 1 2 1;
3 1 3 1;
4 1 4 1;
5 1 5 1;
1 2 2 2;
2 2 3 2;
3 2 4 2;
4 2 5 2;
1 3 3 3;
2 3 4 3;
3 3 5 3;
1 4 4 4;
2 4 5 4;
1 5 5 5
];
fis = addrule(fis,ruleList);
% 定义倒立摆系统状态函数
function dxdt = invertedPendulum(t,x,fis)
% 系统参数
g = 9.8; % 重力加速度
m = 1; % 摆杆质量
M = 1; % 小车质量
l = 0.5; % 摆杆长度
b = 0.1; % 摩擦系数
% 系统状态
theta = x(1);
theta_dot = x(2);
x = x(3);
x_dot = x(4);
% 控制参数计算
error = 0 - theta;
error_dot = 0 - theta_dot;
force = evalfis([error, error_dot], fis);
% 系统动力学方程
d2theta_dt2 = g/l*sin(theta) - b/(m*l^2)*theta_dot + force/(m*l^2);
d2x_dt2 = (force - m*l*d2theta_dt2*cos(theta) - m*l*sin(theta)*theta_dot^2)/(m + M);
% 系统状态更新
dxdt = [theta_dot; d2theta_dt2; x_dot; d2x_dt2];
end
% 初始状态和控制时间设定
x0 = [pi/6, 0, 0, 0];
tspan = 0:0.01:10;
% 运行ode45求解微分方程
[t, x] = ode45(@(t,x) invertedPendulum(t,x,fis), tspan, x0);
% 绘制摆角随时间变化的图像
figure(1);
plot(t, x(:,1), 'LineWidth', 2);
xlabel('Time');
ylabel('Theta');
title('Inverted Pendulum Control with Fuzzy Logic');
% 绘制小车位置随时间变化的图像
figure(2);
plot(t, x(:,3), 'LineWidth', 2);
xlabel('Time');
ylabel('Position');
title('Inverted Pendulum Control with Fuzzy Logic');
以上就是一个基本的模糊控制倒立摆的matlab程序,希望对您有所帮助。如果您有更多关于该程序的疑问,可以继续向我提问。
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