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针对非线性、高阶次、多变量、强耦合、不稳定的三级倒立摆系统，提出一种基于最优控制的模糊控制器的设计方法。该设计首先利用最优控制理论设计出状态反馈器，然后利用状态变量融合技术将模糊控制器维数由8维降到了2维，设计出模糊控制器，很大程度上简化了模糊控制器的设计过程。该方法也可推广到更高级别倒立摆系统的模糊控制。仿真结果表明，该方法超调量小，调节时间短，鲁棒性强，可实现多级倒立摆的稳定控制。