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1、直线一级倒立摆的计算机控制I直线一级倒立摆的计算机控制摘 要倒立摆是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统，基于牛顿欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型，并分析其稳定性及可控性。论文中应用的两种控制算法是 PID 控制和状态反馈极点配置控制:PID 控制器结构简单，容易调节,但是 PID 控制器存在的缺陷是只能单一的对摆杆进行控制而不能对小车进行控制。极点配置法通过设计状态反馈控制器将多变量系统的闭环系统极点配置在期望的位置上，基于极点配置控制器进行了 MATLAB 仿真，并且结合实物实验完成直线一级倒立摆的控制研究。关键词：直线一级倒立摆， PID 控制，极点配置，MATL
2、AB 仿真太原科技大学毕业设计（论文）II直线一级倒立摆的计算机控制IIIComputer control of Linear inverted pendulumAbstractThe controlled system of the inverted pendulum is an absolutely instability , high time, multivariable, the nonlinear system of strong coupling , mathematical model of Linear inverted pendulum system is establis
3、hed by Newton Euler method, and analyzed its stability and controllability.PID controller its simple structure, easy to adjust, and without needing to build an accurate model of the system, the control application is more extensive. However, defect of PID controller is that it can only control the p
4、endulum and can not control the car. Pole placement will configure closed-loop systems pole of multivariable system in the desired position, going on the MATLAB simulation based on Pole placement controller, and combined physical experiments to complete Linear Inverted Pendulum Control.Key words: li
5、near inverted pendulum, PID control, pole placement, MATLAB simulation太原科技大学毕业设计（论文）IV直线一级倒立摆的计算机控制V目 录第一章 绪论.11.1 课题的背景及意义 .11.2 倒立摆的控制目标 .11.3 倒立摆的控制方法 .11.4 倒立摆系统的发展状况 .21.5 本文研究的主要内容和思路 .3第二章 直线一级倒立摆数学模型的建立.52.1 直线一级倒立摆系统运动方程的推导 .52.2 系统的物理参数 .92.3 系统的实际模型 .92.4 直线一级倒立摆系统的分析 .102.5 本章小结 .13第三章 直
6、线一级倒立摆的 PID 控制 .143.1 PID 控制原理 .143.2 仿真软件 MATLAB/Simulink 简介 .163.3 PID 控制参数设定及仿真 .163.3.1 PID 参数整定的基本方法 .163.3.2 采用 PID 控制的仿真研究 .173.5 本章小结 .22第四章 状态反馈极 点配置控制.234.1 状态空间分析 .234.2 极点配置及仿真 .254.2.1 反馈矩阵的设计 .254.2.2 状态反馈极点配置仿真 .284.3 极点配置实时控制实验 .294.3.1 实时控制软件简介 .294.3.2 实时控制结果 .30太原科技大学毕业设计（论文）VI直线一级倒立摆的计算机控制VII4.4 本章小结 .31结束语.32参考文献.33致谢.
