畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料之二（2）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報告題目：一級倒立擺的模糊控制課題類型：設(shè)計(jì)□實(shí)驗(yàn)研究□論文□學(xué)生姓名：學(xué)號：專業(yè)班級：自動化學(xué)院：電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師：開題時間：20年3月10日一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及研究意義（價值）在控制理論發(fā)展的過程中，一種理論的正確性及在實(shí)際應(yīng)用中的可行性，往往需要一個典型對象來驗(yàn)證，并比較各種控制理論之間的優(yōu)劣，倒立擺系統(tǒng)就是這樣一個可以將理論應(yīng)用于實(shí)際的理想實(shí)驗(yàn)平臺。本論文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，建立了一級倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性、可控性分析，指出一階倒立擺的開環(huán)不穩(wěn)定性。文章主要完成了：一級倒立擺動力學(xué)模型和模糊PID控制器模塊的設(shè)計(jì)，確定了輸入輸出信號的論域、隸屬度函數(shù)和模糊規(guī)則，最后利用Matlab中的simulink工具箱創(chuàng)建了基于模糊控制理論的一級倒立擺系統(tǒng)的simulink仿真模型，對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行分析。仿真結(jié)果證明模糊PID控制不僅可以穩(wěn)定倒立擺系統(tǒng)，還使小車穩(wěn)定在平衡位置附近，證明了本文設(shè)計(jì)的模糊PID控制器有良好的穩(wěn)定性、魯棒性和適應(yīng)性倒立擺系統(tǒng)能有效地反映諸如鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動性等許多控制中的關(guān)鍵問題，是檢驗(yàn)各種控制理論的理想模型。其典型性在于：作為實(shí)驗(yàn)裝置，它本身具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、物理參數(shù)和結(jié)構(gòu)易于調(diào)整、便于模擬、形象直觀的優(yōu)點(diǎn)；作為被控對象，它是一個具有高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強(qiáng)藕合特性的不穩(wěn)定系統(tǒng)，可以有效地反映控制中的許多問題；作為檢測模型，該系統(tǒng)的特點(diǎn)與機(jī)器人、飛行器、起重機(jī)穩(wěn)鉤裝置等的控制有很大的相似性。對倒立擺因此對倒立擺控制機(jī)理的研究具有非常重要的理論和實(shí)踐意義。。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻(xiàn)綜述）1.倒立擺系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀到目前為止，人們己經(jīng)利用包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論以及各種智能控制理論在內(nèi)的各種手段先后實(shí)現(xiàn)了倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，又陸續(xù)出現(xiàn)了對一級、二級甚至多級倒立擺的穩(wěn)定控制。倒立擺系統(tǒng)是一個難以控制的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，隨著級數(shù)的增加，控制難度加大。在這樣復(fù)雜的控制對象面前，把人工智能的方法引入到控制系統(tǒng)中，就為解決倒立擺控制問題提出了新的方向。模糊智能控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是智能控制的重要方面，它們在倒立擺系統(tǒng)的控制上起到了很大的作用。程福雁等將傳統(tǒng)控制理論與模糊控制相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了對二級倒立擺的穩(wěn)定控制。王衛(wèi)華采用專家模糊控制解決單級倒立擺的穩(wěn)定問題。張乃堯等人采用模糊雙閉環(huán)的方案，成功的對單級倒立擺進(jìn)行了穩(wěn)定控制。胡叔旖、孫增沂應(yīng)用基于規(guī)則的方法實(shí)現(xiàn)了二級倒立擺的穩(wěn)定控制。劉妹琴、陳際達(dá)等采用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制了單級倒立擺。王琳等采用模糊小腦模型控制器仿真控制了單級倒立擺。1994年8月，北京航空航天大學(xué)自動化系張明廉教授、沈程智教授領(lǐng)導(dǎo)的人工智能小組，采用擬人智能控制模仿人面對同樣問題的解決思路，成功實(shí)現(xiàn)了單電機(jī)控制三級平面運(yùn)動倒立擺的控制。李洪興教授領(lǐng)導(dǎo)的模糊系統(tǒng)與模糊信息研究中心暨復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)時智能控制實(shí)驗(yàn)室采用變論域自適應(yīng)模糊控制理論，于2001年9月實(shí)現(xiàn)了三級倒立擺實(shí)物系統(tǒng)控制后，又于2002年8月11日在世界上首次成功實(shí)現(xiàn)了四級倒立擺實(shí)物控制系統(tǒng)。在對倒立擺系統(tǒng)的研究過程中新的控制理論的不斷出現(xiàn)，使現(xiàn)有的控制理論得到了不斷的完善和發(fā)展。2.倒立擺系統(tǒng)研究的發(fā)展趨勢此前，實(shí)現(xiàn)的一級至四級倒立擺均為直線運(yùn)動倒立擺。直線運(yùn)動倒立擺實(shí)現(xiàn)的是在一個平面上的擺動，軌道較長、傳動環(huán)節(jié)較多、占地空間較大，實(shí)踐中常常由于傳動機(jī)構(gòu)的故障或誤差，而不是控制方法本身的問題導(dǎo)致平衡控制失敗。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，被控對象日趨復(fù)雜，對控制性能的要求也日趨提高，直線倒立擺已不能滿足復(fù)雜系統(tǒng)的需要，由此產(chǎn)生了圓形軌道倒立擺。圓形軌道倒立擺實(shí)現(xiàn)了上、下、左、右、前、后任何方向的擺動，與傳統(tǒng)的直線軌道倒立擺相比，圓形軌道倒立擺具有控制精度高、功能多、結(jié)構(gòu)緊湊、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，所以圓形軌道倒立擺比傳統(tǒng)的直線軌道倒立擺更具有競爭力和應(yīng)用價值。圓形軌道倒立擺實(shí)物系統(tǒng)控制的實(shí)現(xiàn)要比直線運(yùn)動倒立擺實(shí)物系統(tǒng)控制的實(shí)現(xiàn)困難得多；這不僅是因?yàn)檫@樣的系統(tǒng)其變量、非線性程度及不穩(wěn)定性成倍地增加，而且有關(guān)機(jī)械和電子器件的實(shí)現(xiàn)或選用會遇到瓶頸性的困難。因此，圓形軌道倒立擺實(shí)物系統(tǒng)是控制領(lǐng)域研究的重要課題之一。

近年來，人們對倒立擺的研究越來越感興趣，倒立擺的種類也變得豐富多樣。倒立擺系統(tǒng)不僅在高科技領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，人們還可以通過倒立擺這樣一個嚴(yán)格的控制對象，檢驗(yàn)新的控制方法是否有較強(qiáng)的處理多變量、非線性和絕對不穩(wěn)定系統(tǒng)的能力。因此，倒立擺系統(tǒng)作為控制理論研究中的一種比較理想實(shí)驗(yàn)手段常常用來檢驗(yàn)控制策略的效果。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）研究方案及工作計(jì)劃（含工作重點(diǎn)與難點(diǎn)及擬采用的途徑）1、研究方案一級倒立擺系統(tǒng)由導(dǎo)軌，小車和一級擺桿組成，小車依靠直流電機(jī)施加的控制力，可以在導(dǎo)軌上左右移動，其位移和擺桿角度信息由傳感器測得，目標(biāo)是使倒立擺在有限長的導(dǎo)軌上豎立穩(wěn)定，達(dá)到動態(tài)平衡，即不超過一個預(yù)先定義好的垂直偏離角度范圍。面對一級倒立擺系統(tǒng)這樣一個非線性、不穩(wěn)定的復(fù)雜被控對象，其控制方法主要有三類：線性控制、預(yù)測控制、智能控制。智能控制方法源自于人類實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不需要精確的數(shù)學(xué)模型，是當(dāng)前應(yīng)用較廣的控制方法。在倒立擺系統(tǒng)中應(yīng)用的智能控制方法有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、仿人智能控制、擬人智能控制以及云模型控制。對一級倒立擺的穩(wěn)定控制而言，模糊控制方法是一種比較優(yōu)秀的解決途徑，魯棒性較好。在研究倒立擺這類多變量非線性系統(tǒng)的模糊控制時，一個難題就是規(guī)則爆炸，比如一級倒立擺的控制涉及的狀態(tài)變量共有4個，每個變量的論域作7個模糊集的模糊劃分，這樣，完備的推理規(guī)則庫會包含2401個推理規(guī)則;而對于二級倒立擺有6個狀態(tài)變量，推理規(guī)則會達(dá)到117649，顯然如此多的規(guī)則是不可能實(shí)現(xiàn)的。為了解決這個問題，張乃堯等提出雙閉環(huán)的倒立擺模糊控制方案，內(nèi)環(huán)控制倒立擺的角度，外環(huán)控制倒立擺的位移。范醒哲等人將這一方法推廣到三級倒立擺控制系統(tǒng)中，并提出兩種模糊串級控制方案，用來解決倒立擺這類多變量系統(tǒng)模糊控制時的規(guī)則爆炸問題。shulinagLei和RezaLnagari應(yīng)用分級思想，將x，dx/dt,θ,dθ/dt4個狀態(tài)變量分成兩個子系統(tǒng)，分別用兩個模糊控制器控制，然后來協(xié)調(diào)子系統(tǒng)之間的相互作用。本文模仿人類簡化問題的思路，將單一的復(fù)雜控制策略轉(zhuǎn)化為多級簡單控制策略嵌套，通過分離變量的方法設(shè)計(jì)控制器。2、工作計(jì)劃01-02周：安排畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃，分配設(shè)計(jì)任務(wù)。02-03周：了解本課題設(shè)計(jì)要求，針對倒立擺系統(tǒng)學(xué)習(xí)相關(guān)知識。04-05周：完成開題報告以及相關(guān)知識點(diǎn)的掌握，掌握倒立擺系統(tǒng)仿真的整體思路，收集整理matlab仿真所需的資料。06-11周：建立級倒立擺動力學(xué)模型，完成模糊PID控制器模塊的設(shè)計(jì)，在matlab中完成仿真。11-14周：完善控制效果，分析輸出結(jié)果，得出仿真結(jié)論；翻譯英文文獻(xiàn)資料。15-16周：編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文和準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。主要參考文獻(xiàn)（不少于10篇，期刊類文獻(xiàn)不少于7篇，應(yīng)有一定數(shù)量的外文文獻(xiàn)，至少附一篇引用的外文文獻(xiàn)（3個頁面以上）及其譯文）[1]王海英.控制系統(tǒng)CAD與仿真[M].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)出版社,2002.[2]黃忠霖.控制系統(tǒng)MATLAB計(jì)算及仿真[M].2版.北京：國防工業(yè)出版社，2004.[3]蔡自興.智能控制[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.[4]周其鑒,李祖樞,陳民鈾.智能控制及其展望[J].信息與控制,2006(2):39-45.[5]劉朝英，宋哲英.MATLAB在模糊控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)仿真,2001,18（3）：11-13.[6]李永強(qiáng)，楊明忠.智能控制理論在倒立擺系統(tǒng)中應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代機(jī)械，2006，2(3)：100-103.[7]倪桂杰,郭巧菊.基本模糊控制器控制規(guī)則的提取[J].自動化儀表,2002,23(3):7-10[8]高飛,薛忠.模糊控制技術(shù)中的幾個問題[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報，1998,25（3）：369-373[9]LeeCC.FuzzyLogicinControllSystems:FuzzyLogic.Controller-partI,PartI[J].IEEETrans.onSMC,1990,20(2):404-435.[10]BezdekJ.FuzzyModels-WhatAreThey,andWhy?[J].IEEETransonFuzzySystems，1993,1（1）：1-6.[11]MarioE.MaganaandFrankHolzapfel[J].IEEETransonEducation,1998,2(4):41-44.Fuzzy-LogicControlofanInvertedPendulumwithVisionFeedbackMarioE.MaganaandFrankHolzapfelAbstract—Inthispaperwepresentanexperimentalsetupofafuzzy-logiccontrollerofaninvertedpendulumthatusesvisionfeedback.TheexperimentaltestbedisusedatOregonIndexTerms—Control,fuzzylogic,visionfeedback.I.INTRODUCTIONTheimplementationofafuzzy-logiccontrollerforaninvertedpendulumisnotnew.Infact,oneofthefirstapplicationsofitwastostabilizeaninvertedpendulum.Ourapproachdiffersfrompreviousapproachesinthewayinwhichthephysicalvariablesaremeasured.Thefactthatahumanbeingisabletostabilizeaninvertedpendulumofreasonablelengthandmass,alongwiththeknowledgeofthebrain’sabilitytoprocessabout25imagespersecond,leadsonetoconcludethatthisdatarateshouldbesufficienttocontrolaninvertedpendulumusingcomputervisioninformation.This“l(fā)owdatarate”approachisinstrongcontrasttopastresearchthatfocusedonmeasurementupdatesthataretwotothreetimesfaster.Ofspecialinterestisthefactthatincertainrealworldapplicationsthepositionofacontrolledobjectcannotbedeterminedwithtraditionalmethods.Theintroductionofvideocamerasandvisionsystemstoprocesstheirimageshasledtoanewwaytomeasurerelevantquantitieswithouthavingtotouchoreventocomeclosetotheobject.Thedrawbackofthisapproach,ontheotherhand,isthatjust60half-framesareobtainedpersecond.Thisleadstoproblemsthatresultfromdelays,especiallyinconnectionwithfast-movingobjects.Therefore,oneofthegoalsoftheexperimentperformedinourteachingandresearchlaboratorywastoexplorecriticallimitsandinvestigateifthespeedandtheversatilityofthefuzzycontrolleraresufficienttodealwiththem.Thepaperdescribestheexperimentalsetupextensivelysothatitcanalsobeperformedatotherteachingandresearchlaboratories.Suchasetupcanbeusedbybothelectricalandmechanicalengineeringstudentstolearnandapplyfuzzy-logiccontroltechniquesusingnontouchingsensorssuchasvisionsensors.Thetheoreticalbackgroundoffuzzysystemswithregardtoaninvertedpendulumisdevelopedin[6]and[12],whereitistakenasabenchmarkforbinaryinput–outputfuzzyassociativememory(BIOFAM)systems.Usingasimilarapproachasdescribedin[6],wetaketwostatesandonecontrolvariable.Thefirstfuzzystatevariableistheanglethatthependulumshaftmakeswiththevertical.Thesecondistheaverageangularvelocity.Asoutputfuzzyvariableweusethemotorarmaturecurrent.Allthreevariablescanbeeitherpositiveornegativeandarerelatedinthefollowingmanner:Ifthependulumfallstotheleft,themotorvelocityshouldbenegativetocompensate.Ifthependulumsuccessfullybalancesinthemiddle,themotorcurrentshouldbezero.Therefore,everyvariabletakesonacertainsetofvalueswhoserangeislimitedbypracticalconsiderationsthatresultfromphysicalandtechnologicalconstraints.Intheexperimentwequantifyeachsetoruniverseofdiscourseintosevenoverlappingfuzzysetvalues.Thischoiceisbasedonpriorexperience.II.EXPERIMENTALPLATFORMThesetupoftheinvertedpendulumfuzzy-logiccontrolwithvisionfeedbackexperimentconsistsofthefollowingparts:1)amechanicalsystemcomposedofaninvertedpendulummountedonan–table,2)avideocameraandavisioncomputerthatareusedasanontouchingsensortoobtainthestatesofthesystem,3)afuzzy-logiccontrollerthatisimplementedona386personalcomputerusingBorlandC,and4)anactuatorthatconsistsofanarmature-controlleddcservo-motordrivenbyapulsewidth-modulatedamplifier.A.TheMechanicalSystemAleadscrewthatisdirectlycoupledtotheshaftofadcmotorandisguidedbytwosteelbarsusingbearingsdrivesthesled.Thependulumitselfconsistsofa70-cm-longrodandawoodenballdesignedinsuchawaythatthecenterofmasscanbeassumedtobeatthetopoftherod.Thependulumrotatesintheverticalplaneusinglowfrictionrollerbearings.Possibledeviationsrangeupto90,butareactuallyrestrictedtoamuchsmallerrangebytheconstraintsofthesystem.B.TheVisionSystemInordertocontrolthesystem,itisnecessarytomeasurethedifferentstates.Todothis,weuseanIntelledexvisionsystemwitharelativelylow-resolutionvideocamera.Thecameraisequippedwitha16-mmlenswithadjustableaperturetovarytheamountofincidentlight.ThevisioncomputeristheHRmodelwithamemorymanagementunit.ItallowstransferringframesorsinglerowsfromtheA/Dbuffertothemainmemorywithoutlongdelays.TheinformationisevaluatedandwrittentoaserialRS232portthatissettooperateata38-kb/sclockrate[4].C.TheControllerThecontrollerisimplementedona386personalcomputerrunningat16MHz.Thecontrolcommandsaresenttoapoweramplifierviaa10-VD/Aconverter.D.TheActuatorThispartofthesystemconsistsofadcservomotorandapoweramplifier.TheanalogsignalfromtheD/Aconverteristranslatedasacurrentandfedtothemotor.Sincethetorqueofthedcmotorisproportionaltothearmaturecurrent,wecancontrolthespeedofthesledwithavoltagecommandsignal.III.VISIONSYSTEMTosuccessfullycontroltheinvertedpendulumusingvisioninformationitisnecessarytoseparatethewholetaskintotwoparts:dataacquisitionandcontrol.ThevisionsystemisresponsibleforacquiringthedataandtransmittingthemtothePCthatdeterminesthecontrolcommandbasedonthesevalues.Indoingso,routinesforI/Oandprogramstohandletheserialcommunicationapartfromthemaincontrolprogramareneeded.ThistaskisperformedusingCandsmallassemblylanguageprogramsforcontrollingtheserialcommunication.1)VisionSystemConfiguration:ThevisionsystemcoreisanIntel386microprocessorrunningat20MHz.Also,thevisioncomputerhasafastA/DunitthatsamplestheRS170analogsignalandwritesthedigitizeddatainalocalarraythatisseparatedfromthemainmemoryoftheCPU.Becausethecamerasendsthedataofeachframefor15msandpausesfor1.25msduringtheverticalblank,weusethiswindowtocopytheinformationthatweareinterestedintothemainmemory.Thisgivesustheopportunitytomanipulatethedataandcomputetheangleandpositionofthesledsimultaneouslybeforethenextimageisacquired.Sincethisprocesstakesplaceduringarelativelyshortperiodoftime,wecanalsotransmitthepositionofthesledandtheangleoveranRS232serialcommunicationchannelwithoutlosingimageinformation.ThevisionapplicationprogramiswrittenandcompiledinthehostPCandthendownloadedviatheRS232intothevisioncomputer.2)AngleComputation:Thevideopictureconsistsof480rowsand512columnsandaverticalblankperiodtoallowthebeamtoreachtheupperleftcorneragain.Theeasiestwaytodeterminetheangleofthependulumistotaketworowsandfindthepositionofthegreatestdark/brighttransition.Thispositionisrepresentedasthecolumnnumber.Sinceweknowthedistancebetweentherows(e.g.,400lines)andthecolumns(e.g.,10points)wecandeterminetheanglebyusingasimpletrigonometricfunction.Thefollowingfigureillustratestheprocedure.Inordertohavereliablevaluesfortheangleweneedahighcontrastofthevideopicture.Toensurethis,thependulumrodispaintedblackandawhitebackgroundisused.Todetectthepointwiththegreatestblack/whitetransitioninarowweusealinearsearchalgorithmthatcomparesthecontrastofthepixelsandreturnsthepositionoftheonewiththegreatestdarkvalue.Fromthecoordinates,wecalculatetheanddistancesandobtaintheanglefromdist.hor.dist.vert.Toprotectthesledfromrunningintoitsmount,weusethepositiongiveninthelowerrowtodeterminefiveareasofthesledposition.Theyareencodedasintegervaluesandtransmittedtothecontrolcomputer.Thefollowingtableshowstheareasinpixels.IV.THEFUZZYLOGICCONTROLLERTheproposedfuzzy-logiccontrollerusedtocontroltheexperimentalinvertedpendulumusesconventionaltriangularmembershipfunctionstofuzzifythedatameasuredbythevisionsystem[9].Furthermore,thefuzzyinferenceengineimplementsasetofIF-AND-THENrulesontheangularV.PERFORMANCEEVALUATIONInordertoevaluatetheperformanceofourfuzzy-logiccontrolsystem,alltheacquireddataarestoredinafileontheharddisk.Toavoiddelaysintheoutputofthecontrolsignal,themeasuredvaluesaresavedaftertheoutputcommandiscomputed.Theremainingtimeuntilthenewangleandpositionmeasurementsareavailableattheserialportisstillsufficienttostoretheoldvalueswithoutlosingdata.Tobeabletoprocessthedataoff-line,theangleinformationisstoredwithaprecisionof0.1.WecanobserveinFig.7thattheaverageamplitudethatresultsfromthedeviationofthependulumisabout2.7.Wecanalsoseeinthesamefigurethatthesystemdisplaysanoscillatorybehavior.Theamplitudeoftheoscillationsdependsonthemaximumacceleration,inertia,andotherfactors.Fromthesamefigure,wecandeterminethattheperiodoftheoscillationsisapproximately400ms.VI.OBSERVATIONSAswitheveryreal-lifedesign,wehavealsomadeassumptionsthatsimplifythedesignproceduredescribedinthispaper.Therefore,itisimportanttoverifythatsuchassumptionsarevalidandthattheydonotresultinanunacceptablesystemperformance.Fig.8showsthattheresponsedelayisabout25ms.Also,duringthewritecyclesofthePC,dataarelostresultinginaslighttimeshift.Becauseofthisreason,thetimedelayof25mscanonlybedeterminedfromtheverybeginning.Thesometimes-sharpchangesinthevelocityarealsocausedbymissingmeasurementvalues.Ingeneral,weseethatittakesthemotorabout100mstoreverseitsmovementandseveralhundredmillisecondstoapproachtopspeed.Anotherproblemwiththeexperimentalsystemisthatofprecisioninthedataacquisition.Notonlyistherateofdatameasurementsveryslow(60measurementspersecond),buttheyarealsonotveryexact.Thisresultsfromthefactthatthewholefieldofviewthatweobserveandinwhichthependulummovesspans480pixels.Notingthattwosteelbarsthatare60cmlongguidethesled,wegetamaximalresolutionof1.25mm/pixel.Sincewecalculatetheanglefromthetrigonometricrelationshipbetweentheconstantverticaldistanceandthevariablenumberofpixelsinthehorizontaldirection,wegetaresolutionofabout0.25.Thismeansthat,ifthependulumis0.2offcenter,suchapositionwillgoundetected.Last,butnotleast,istheerrorcontributionduetothecoarsequantizationoftheangle.Weknowthatfuzzylogicisbasedonmembershipfunctionsandonthetechniqueofinference.Thismeansthatavalueisnotonlyamemberofaparticularset,butalso,tosomedegree,amemberofseveraldifferentsets.Now,withcoarsequantizationwelosepartoftheflexibilityofthefuzzy-logicsystem.Inreality,therangeoftheanglethatisusedneverexceeds5.Forlargerdeviations,thesystemturnedouttobetooslowtocompensate.TheoutputvaluesarethereforeamplifiedtogivethemaximumoutputcurrentalreadyinthecasewhenthecontrollerwantstoapplyapositiveornegativeMEDIUMcontrolforce.Althoughweimplementedamatrixwith49rules,weeffectivelyuseonlythecorematrix.Thisleadstoanotherdeteriorationofthecontrollerperformance.VII.SUMMARYANDCONCLUSIONTheproposedvisionfeedbackfuzzy-logiccontrollerisabletokeeptheinvertedpendulumintheuprightposition,thoughforalimitedtime.Inwhatfollows,wewilldiscussmodificationsthatmightleadtoanimprovementinthebehavioroftheexperimentalsystem.Thefuzzy-logiccontrollerimplementationisentirelywritteninBorlandC.ThisprogramminglanguagerunningonMS-DOS6.2operatingsystemdoesnotprovideareal-timeenvironmentfortheexperimentandresultsinre-entryproblemsofsubroutines.Thisproblemcouldbeavoidedbyintroducingreal-timesubroutinesthatarenotpartofthestandardCpackage.Tocontroltheinvertedpendulumsuccessfullyforlongperiodsoftime,wewouldhavetomakeuseofnotonlytheangleofthependulum,butalsothepositionandperhapsthevelocityofthesled.Usingthepositionofthesledalsowillinturnleadtoafour-dimensionalfuzzy-logiccontrolsystem.Theadditionofanextrastate,however,willrenderthemanualtuningapproachtodeterminethefuzzysetvaluesamorechallengingtask.Itmightevenbenecessarytoimplementanadaptivefuzzy-logiccontrollerthatobtainssuitablecontrolparametersafteraperiodof“training”[11],[12].Thiswillrequiremajorchangesnotonlyinthecontrollerprogram,butalsointhedataacquisitionsystem,sincethesledpositionisnotpartofthepresentcontrolstrategy.Furtherproblemsarisefromthefactthatweusethedifferencebetweentwoanglesasinputfortheangularvelocity.Sincethemeasurementsarenoisyandhavearelativelylargequantizationerror,weendupcomputinganevennoisierestimateofthevelocity.Introductionoffilteringtechniquesinthevisionsystemcanpotentiallyresultinabettersystemperformancebecauseofasmallerangularvelocityerror.Themechanicaltimeconstantsofourexperimentalsystemlimittheresponsetimeandpreventfastchangesinthemovementofthesled[1],[3],[7].Toachieveanimprovement,itwouldbebeneficialtochangethedesignfromtheleadscrew–tabletoabelt-drivenconfigurationthatismoreresponsive,hasasmallermassandlessfriction.Anotheraspectistheuseofadifferentcameratoacceleratetheacquisitionofdatathroughthevisionsystem.TheIntelledexVisionSystemisabletogivearesetpulsetothevideocamera.Thiswouldmakeitpossibletoacquiremorethanjust60framespersecondandalsodecreasetheresponsetimeofthesystem.Alsoweencounterproblemsthatresultfromthelimitedresolutionofthevideocamera.Thefactthatwehaveonly480pixelsfortheentirehorizontalfieldofviewleadstolargequantizationerrorsandalowprecision.Itwouldbeextremelybeneficialtoimprovetheaccuracyofthemeasuredangle,sincetheprecisionoftheinputdataisofgreatimportanceforthecontroller.Afterreviewingtheexperimentalresults,itseemsclearthatitwouldbenecessarytomakesubstantialchangestoachieveamoresatisfactoryperformanceofthevisionfeedbackfuzzy-logiccontrolsystem.Forexample,betterinferencerules(perhapsadaptive)inthefuzzy-logiccontrollerthatusepositionandvelocityinformationofthesled,alongwithafasterandmoreprecisevisiondataacquisitionsystemwouldcertainlylengthenthetimethatthependulumiskeptintheuprightposition.1設(shè)計(jì)項(xiàng)目的背景和依據(jù)1.1項(xiàng)目背景黑河市愛輝區(qū)是黑龍江省北部的交通樞紐，是新興的工業(yè)城市，是黑龍江省北部的政治、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和交通中心。愛輝區(qū)與俄阿州首府布拉戈維申斯克市隔黑龍江相望。布市是俄遠(yuǎn)東第三大城市，布市市區(qū)面積105平方公里，人口50萬，港口年吞吐能力300萬噸，機(jī)場有50多條航線與國內(nèi)外大中城市連接。作為與俄布市僅一江之隔的愛輝區(qū)，在發(fā)展對俄經(jīng)貿(mào)上有著得天獨(dú)厚的地緣優(yōu)勢。俄羅斯以烏拉爾山為界分成歐洲、亞洲兩個部分，愛輝區(qū)和俄布市的所處區(qū)位正是東部邊界的核心，與俄遠(yuǎn)東和西伯利亞發(fā)展經(jīng)貿(mào)，距離近、交通便利。西崗子鎮(zhèn)位于黑龍江省黑河市南45公里，黑大、黑嫩公路交匯處，北部、東部被錦河農(nóng)場和愛輝鎮(zhèn)環(huán)抱；南部和西部與坤河鄉(xiāng)、紅色邊疆農(nóng)場、愛輝區(qū)種畜場、二站鄉(xiāng)、錦河農(nóng)場分場接壤，公別拉河由西向東橫穿該鎮(zhèn)，支流多、水利資源豐富。西溝水電有限責(zé)任公司、宋集屯水庫位于該鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)。該鎮(zhèn)地處交通樞紐，是黑大、黑齊公路的交匯點(diǎn)，北黑鐵路的三級站所在地，是陸路出入黑河市的必經(jīng)之地，交通網(wǎng)絡(luò)分發(fā)達(dá)。地緣資源和基礎(chǔ)條件得天獨(dú)厚。鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)有富地營子銅礦、宋集屯煤礦、盤腸溝煤礦等場礦企業(yè)。自然資源十分豐富，轄區(qū)面積624平方公里，有耕地10.2萬畝，草原6.4萬畝，林地42.7萬畝，水面和礦藏資源1.7萬畝，礦藏有煤炭、銅、大理石、花崗巖、瑪瑙等。共有13個行政村和40個省、市、區(qū)、鎮(zhèn)直企事業(yè)單位和駐軍部隊(duì)，全鎮(zhèn)國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值7000萬元，農(nóng)業(yè)人均收入2450元。愛輝區(qū)的旅游資源十分豐富，有具有重大歷史意義的愛輝古城，有“北方沙頭角”之稱的大黑河島、具有地方特色黑龍江界江游、省級風(fēng)景名勝區(qū)臥牛湖和勝山原始森林游等自然景觀，頗具游獵民族特色的鄂倫春民俗旅游活動。還可以通過旅貿(mào)大通道觀賞俄羅斯及至歐洲風(fēng)光。本設(shè)計(jì)選題是黑河愛輝公路錦河林場至西崗子鎮(zhèn)段兩階段初步設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)公路位于黑龍江省山區(qū)，是愛輝地區(qū)的重要干線公路，愛輝區(qū)地處連接俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的重要地帶，因此本項(xiàng)目是我省發(fā)展水陸聯(lián)運(yùn)國際貿(mào)易大通道的一個重要的組成部分，對于帶動沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義。同時，也是我省北部地區(qū)公路網(wǎng)中非常重要的一條出省通道；更是黑河轄區(qū)內(nèi)至關(guān)重要的一條邊防公路，本工程的實(shí)施使邊防公路進(jìn)一步形成網(wǎng)絡(luò)，這對于加強(qiáng)我省邊防實(shí)力具有重要且深遠(yuǎn)的軍事意義。設(shè)計(jì)任務(wù)書和指導(dǎo)書已詳細(xì)研讀，設(shè)計(jì)任務(wù)和具體內(nèi)容基本明確，所給地形圖已按要求放大四倍至1：1萬比例尺，所給路線起、終點(diǎn)位置已經(jīng)確定，并初步研判了可能的選線方案。本設(shè)計(jì)所需的現(xiàn)行國家或行業(yè)《標(biāo)準(zhǔn)》和《規(guī)范》，以及各種參考用書已準(zhǔn)備就緒，按要求檢索查閱了一定數(shù)量的中外文相關(guān)文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)所需軟件和硬件條件業(yè)已齊備，開題前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作基本完成。本設(shè)計(jì)項(xiàng)目是在土木與建筑工程學(xué)院學(xué)校指導(dǎo)教師以及企業(yè)指導(dǎo)教師的具體指導(dǎo)下，獨(dú)立完成一段指定起、終點(diǎn)位置的一般公路兩階段初步設(shè)計(jì)任務(wù)，以此達(dá)到對四年所學(xué)專業(yè)知識的鞏固、深化與綜合應(yīng)用，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，以及解決工程實(shí)際問題的能力得到鍛煉，進(jìn)而全面提升自己的專業(yè)能力和素質(zhì)，為畢業(yè)后適應(yīng)生產(chǎn)單位的實(shí)際工作需要打牢專業(yè)基礎(chǔ)。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書和指導(dǎo)書。(2)所給地形圖及交通量。(3)交通運(yùn)輸部頒發(fā)的現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：（4）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGB01-2003)；（5）公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)(JTJ003-86)；（6）公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ/T006-11)；（7）公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD20-2006)；(8)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD30-2004)；(9)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2011)；(10)公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD50-2006)；(11)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ018-97)；(12)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2011)。2國內(nèi)外及本項(xiàng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析2.1國外公路設(shè)計(jì)現(xiàn)狀國外首先利用法規(guī)約束和對駕駛員安全教育來增強(qiáng)人們的安全意識，為此多次制定并修改了公路幾何設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來保證公路設(shè)計(jì)的安全性，其主要體現(xiàn)在平衡、協(xié)調(diào)處理快速、安全、環(huán)保和美觀的要求，靈活地運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。另外，在設(shè)計(jì)中采用了汽車運(yùn)行車速的理念，路線設(shè)計(jì)中追求各線形指標(biāo)的相互配合協(xié)調(diào)、高低指標(biāo)之間的過渡緩和、路線線形均衡，追求實(shí)際行駛車速相對平穩(wěn)等，這對降低工程造價、克服超速現(xiàn)象、減少交通事故、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和道路景觀及與環(huán)境的相互協(xié)調(diào)具有重要的意義。美國聯(lián)邦公路管理局認(rèn)為“在公路建設(shè)的同時加強(qiáng)保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境、景觀、人文歷史及社會資源的同時為公路提供安全、高效的交通運(yùn)輸服務(wù)是他么面臨的一個巨大挑戰(zhàn)”每一個地理位置、地形地貌、氣候氣象、社會環(huán)境、文化傳統(tǒng)、風(fēng)俗習(xí)慣及審美觀點(diǎn)在設(shè)計(jì)中都應(yīng)充分予以考慮并得到尊重。國外道路設(shè)計(jì)理論和體系更注重路線與地形、環(huán)境的配合和協(xié)調(diào)。在設(shè)計(jì)中充分強(qiáng)調(diào)路線的一致性和連續(xù)性，其目的是讓設(shè)計(jì)者按照“公路設(shè)計(jì)靈活性”的新理念對路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，尋求到達(dá)更符合公路沿線可持續(xù)發(fā)展的需要和利益最大化的目標(biāo)。軟件方面國外比較好的就是CARD/1和英國的MOSS。其中CARD/1是一款強(qiáng)大的道路勘測設(shè)計(jì)一體化軟件。該軟件以精細(xì)的功能、靈活的出圖機(jī)制、開放的集成環(huán)境等特點(diǎn)而著稱，廣泛應(yīng)用于測繪、道路、鐵路（含高速鐵路和軌道交通）、管網(wǎng)、環(huán)保工程等領(lǐng)域的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。2.2國內(nèi)公路設(shè)計(jì)狀況早期以“設(shè)計(jì)的公路應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)的公路”為設(shè)計(jì)理念，使建設(shè)方案最大限度地降低公路造價；中期公路基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)生了歷史性的轉(zhuǎn)變，公路由以前的“以通為主”向“提高公路的快速性”方向轉(zhuǎn)變，主要任務(wù)是提高公路等級質(zhì)量和通行能力，以“快速、安全、舒適”為理念；當(dāng)前交通部大力提倡公路設(shè)計(jì)的“六個堅(jiān)持、六個樹立”，要適應(yīng)“安全、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展”的新要求。并在在高速公路的監(jiān)控，通信，收費(fèi)系統(tǒng)與實(shí)施方面，對控制方式，收費(fèi)方式，設(shè)備的布置，管理的軟件及少量硬件設(shè)備的開發(fā)等已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段?，F(xiàn)在國內(nèi)一般設(shè)計(jì)院都用緯地軟件，是中交一勘院和西安的一個軟件公司開發(fā)的，其他的還有EICAD等等，國內(nèi)的設(shè)計(jì)院大部分都用的是基于CAD上的軟件，如緯地道路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、海地道路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)及路線大師道路設(shè)計(jì)系統(tǒng)等。2.3本設(shè)計(jì)所采用的理念及技術(shù)手段總體設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持“以人為本，樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展觀”，深入貫徹“六個堅(jiān)持，六個樹立”，充分體現(xiàn)“安全、舒適、和諧、美觀、耐久”的公路設(shè)計(jì)新理念。從環(huán)境保護(hù)和土地資源利用等角度，重視路外居民和公眾的感受，考慮地面以下的地質(zhì)、文物、礦藏等健身?xiàng)l件，重視公路與沿線自然、生態(tài)、社會、人文等周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性。因此通過適當(dāng)?shù)母纳坡肪€平縱線性，采取必要的工程處理以及設(shè)施完善、可靠地交通安全設(shè)施，以確保公路結(jié)構(gòu)本身的安全穩(wěn)定，消除道路上的事故多發(fā)點(diǎn)和道路安全隱患，為行車、行人提供安全保障。公路景觀設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)體現(xiàn)對原有景觀資源的保護(hù)、利用和開發(fā)，最大限度地保護(hù)和恢復(fù)生態(tài)原始地貌，使公路與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。從景觀設(shè)計(jì)入手，例如公路沿線局部路段的優(yōu)美自然風(fēng)光，可將其露在視野范圍內(nèi)，從公路結(jié)構(gòu)入手，路基邊坡應(yīng)以曲線邊坡為主，擋墻宜由高至低或由低至高漸變且與路線線性吻合。本設(shè)計(jì)將采用緯地，CAD等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。2.4本項(xiàng)設(shè)計(jì)自然狀況黑河愛輝公路錦河林場至西崗子鎮(zhèn)段公路是黑龍江省公路網(wǎng)建設(shè)中的重要組成部分,以下自然情況需進(jìn)行確定：路線位于東經(jīng)125°29′-127°40′北緯49°24′-50°58′之間,地勢變化情況山嶺重丘區(qū)；地表植被樺柞樹林和草皮；地質(zhì)年代第四世紀(jì)沖積和洪積層；土壤狀況黑黏性土、內(nèi)陸軟土；沿線所處自然區(qū)劃為Ⅰ2區(qū)；氣候：①年平均氣溫0.4℃,②降雨量450—550mm。③冬季主導(dǎo)風(fēng)向西北風(fēng)④年最大風(fēng)速2-3.5m/s⑤最大凍深為3.5m。水文情況：地表排水良好；沿線公路主要病害路基融沉、凍脹翻漿等。2.2資源狀況⑴砂礫：黑河市運(yùn)通砂場，汽車運(yùn)輸。⑵碎石、片石：黑河市運(yùn)通石場，汽車運(yùn)輸。⑶水泥：黑河水泥廠，汽車運(yùn)輸。⑷石灰、粉煤灰：嫩北石灰場，汽車運(yùn)輸。⑸鋼材：由北安市運(yùn)至，汽車運(yùn)輸。⑹汽、柴油：黑河石油公司。⑺水：井水。⑻電：國電配合自發(fā)電。2.3交通量調(diào)查經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)本公路設(shè)計(jì)初年的年平均晝夜交通量折算為小客車為4805.9輛/日；交通量年平均增長率為8.2%。計(jì)算出本公路20年預(yù)期年平均晝夜交通量折算為小客車為21482.6輛/日。擬建設(shè)一條一級公路。2.4路線起點(diǎn)樁號及起訖點(diǎn)坐標(biāo)起點(diǎn)樁號：K19+500。起點(diǎn)坐標(biāo)：N-5564000，E-22343000。終點(diǎn)坐標(biāo)：N-5576000，E-22352000。3擬采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.1公路等級根據(jù)擬建公路的功能、路網(wǎng)規(guī)劃和交通量預(yù)測數(shù)據(jù)確定為一級公路。3.2設(shè)計(jì)速度根據(jù)公路等級和地形條件，設(shè)計(jì)速度按80公里/小時確定。3.3其它擬采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)⑴路基寬度：24.50m⑵行車道寬度：4×3.75m⑶路肩：2×2.5m(硬路肩)+2×0.75m(土路肩)⑷中間帶寬度：(0.5+2+0.5)m⑸極限/一般/不設(shè)超高最小半徑：250m/400m/2500m⑹最大縱坡：4.0%⑺最小坡長：200m⑻豎曲線最小半徑一般值：凹形3000m；凸形4500m豎曲線最小半徑極限值：凹形2000m；凸形3000m⑼一般路基、小橋涵設(shè)計(jì)洪水頻率：1/50⑽大、中橋設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100=11\*GB2⑾汽車荷載：公路-Ⅰ級。3.4路面類型及結(jié)構(gòu)面層采用：水泥混凝土板；基層采用：水泥穩(wěn)定碎石；底基層采用：石灰粉煤灰穩(wěn)定土；墊層采用：天然砂礫或碎石材料。4設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和擬解決的主要問題4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)選題是黑河愛輝公路錦河林場至西崗子鎮(zhèn)段兩階段初步設(shè)計(jì)?；緝?nèi)容為公路幾何線型設(shè)計(jì)，縱斷面設(shè)計(jì)，橫斷面設(shè)計(jì)及土石方量的計(jì)算，路線平面交叉設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的所有圖紙均采用計(jì)算機(jī)出圖。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：（1）幾何線形設(shè)計(jì)選擇一條符合現(xiàn)行公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟(jì)合理、線形美觀均衡、技術(shù)可行并與地形相協(xié)調(diào)的等級公路，根據(jù)計(jì)算出的設(shè)計(jì)參數(shù)，利用公路路線CAD繪出路線平縱橫圖；（2）路基工程設(shè)計(jì)計(jì)算路基超高和加寬結(jié)合路基排水要求，進(jìn)行路基設(shè)計(jì)；（3）路面設(shè)計(jì)根據(jù)公路荷載等級及當(dāng)?shù)刈匀毁Y源狀況進(jìn)行路面設(shè)計(jì)4.2擬解決的主要問題（4）立體交叉設(shè)計(jì)按立體交叉等級及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行立體交叉設(shè)計(jì)，繪出立體交叉設(shè)計(jì)圖。4.2擬解決的主要問題路線的確定：沿線旅游資源豐富，在滿足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的前提下，要盡量減少填挖量，保持原有自然風(fēng)貌，做到道路與當(dāng)?shù)仫L(fēng)貌的完美結(jié)合。使我們的道路也成為一道風(fēng)景！島狀凍土問題：由于氣候變暖島狀多年凍土趨于退化狀態(tài)。一般應(yīng)根據(jù)凍土層厚度采取直接挖除或加速其融化降低含水量來進(jìn)行處理。同時搞好路基兩側(cè)排水，路基邊坡角以外地面邊坡植被不被破壞，保持原保溫土層。我省伊春市內(nèi)公路建設(shè)已積累較多處理島狀凍土的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)時應(yīng)多多借鑒。路基填料：路基填料宜采用粗粒透水性好的材料，以降低毛細(xì)水的影響，避免在路基內(nèi)出現(xiàn)二次結(jié)冰凍脹。凍土區(qū)路基高度不宜低于2．0m，當(dāng)路堤高度大于4．0m時，基底的保溫層和隔離層厚度應(yīng)適當(dāng)加大。5技術(shù)路線根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的當(dāng)?shù)亟煌浚Y(jié)合地形、地質(zhì)等條件，確定擬設(shè)公路等級和設(shè)計(jì)速度；按確定的公路等級和設(shè)計(jì)速度，在路線起終點(diǎn)之間，采用紙上定線的方法，進(jìn)行平面設(shè)計(jì)和方案比選；根據(jù)已確定的路線走向，在考慮工程造價、填挖平衡及平縱組合要求的情況下，嚴(yán)格按公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)；按已確定的公路等級和設(shè)計(jì)速度，擬定路基橫斷面尺寸，根據(jù)平縱線形要求，計(jì)算路基超高和加寬；按平面交叉等級及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行平面交叉設(shè)計(jì)；按設(shè)計(jì)說明書編寫要求，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際內(nèi)容，編寫設(shè)計(jì)說明書。6設(shè)計(jì)方法=1\*GB2⑴兩階段的初步設(shè)計(jì)和紙上定線的方法；=2\*GB2⑵理論與實(shí)際相結(jié)合的方法；=3\*GB2⑶校內(nèi)理論教師和企業(yè)實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合的方法；=4\*GB2⑷個人和集體相結(jié)合的方法。7文獻(xiàn)摘要文獻(xiàn)摘要⑴：\o"淺談山區(qū)公路定線"淺談山區(qū)公路定線[J].夏小英.科技成果縱橫，2007，(02)文章指出，公路平面線形是由直線、平曲線組合而成的，它幾乎涉及到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)里的所有重要指標(biāo)。因此，公路平面曲線形設(shè)計(jì)的成敗關(guān)鍵，是定測階段應(yīng)著重對待的問題。在平面線形設(shè)計(jì)中,除要掌握線形設(shè)計(jì)的一般原則外,別應(yīng)處理好直線、圓曲線、回旋線的合理組合，這三種曲線的組合形式在規(guī)范中共列了六種，它們分別是：基本型、S型、卵型、凸型、復(fù)合型和C型。地處山區(qū)，由于地形的復(fù)雜性，除基本型外，在特殊地形條件下還運(yùn)用S型和C型的組合。文章指出，測設(shè)山嶺重丘二級公路，在地形條件復(fù)雜地段,兩曲線之間的直線長度往往很難達(dá)到規(guī)定值的要求，S型和C型是經(jīng)常采用的型式。在實(shí)際工作中，兩同向曲線或反向曲線交點(diǎn)位置適宜,選定兩曲線半徑后，中間直線長度不足，為使兩曲線徑向銜接,勢必要增大兩曲線的半徑或回旋線的長度，導(dǎo)致工程量增加。在這種情況下，可視L值的大小，在AB或EF導(dǎo)線中間增設(shè)小偏角交點(diǎn)，以減小工程量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的。公路縱斷面，定線人員定線前必須掌握好路線最大縱坡、最小縱坡以及最大坡長(坡長限制)、最小坡長的控制指。對于越嶺線還要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求控制好路線平均縱坡度，并根據(jù)平均縱坡度進(jìn)行實(shí)地放坡。定線中依據(jù)放好的坡度旗，結(jié)合地形，擬定所采用的橫斷面型式，以決定所定線位的高低。有時遇到特別復(fù)雜的地形,僅依靠坡度旗是定不出理想線位的，定線人員必須做到勤跑、勤想,在充分熟悉實(shí)際地形的基礎(chǔ)上，經(jīng)反復(fù)比較，才能得到一條最佳的合理線位，否則，僅憑主觀臆斷，所定路線不是過飽,就是掛空，就會造成返工現(xiàn)象。橫斷面，路線測量中以達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基本前提，但橫向平衡不可忽視，它直接體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否合理。文獻(xiàn)摘要⑵：公路幾何設(shè)計(jì)與交通安全[J].孫波濤賈志強(qiáng).交通科技，2010，(10)公路的路面橫向分布即路幅寬的布置方式對交通安全也有一定的影響，車行道、路緣帶、路肩以及中央分隔帶的形狀和尺寸都應(yīng)根據(jù)使用功能、交通量大小、交通流的組成以及安全行車要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，做到連續(xù)性和一致性。交通事故數(shù)的相對值與車行道寬度有直接關(guān)系，一般隨車行道寬度的變窄而增加但如果車行道過寬，易形成一個車道兩輛車并行行駛。因此