摘要倒立摆车系统是一个具有多变量，强耦合，非线性等特点的系统，在工程研究中，倒立摆车系统有着非常广泛的应用，作为许多工程的模型，较好的控制倒立摆是非常重要的。例如在航空航天，火箭。因此，对倒立摆车的研究在理论上和方法上均有着重要的意义。本文对倒立摆的分类，背景，研究进行了一定的介绍，也对我们使用的软件MATLAB做了概述，建立的单级倒立摆的数学模型，并且进行了数学分析，给出了其传递函数及状态空间方程。利用MATLAB软件进行了仿真。最后PID控制方法，并对一级倒立摆车系统进行MATLAB仿真，得到了PID倒立摆车控制的误差曲线和输出控制曲线，初步掌握了倒立摆车系统的控制方法。25151
毕业论文关键词：倒立摆车 PID控制 非线性 Matlab软件 自动控制
Title A class of nonlinear control engineering system
benchmarking
Abstract
Car inverted pendulum system is rapid, nonlinear, multivariable, strong coupling and
absolutely unstable system, the object is commonly used in the research of control theory,
must adopt effective methods to control inverted pendulum car. Inverted pendulum car
control method in areas such as aerospace, robot has a wide range of USES, such as the
balance control in the process of the robot, the verticality control in the process of rocket
and satellite attitude control in flight, etc all can be inverted pendulum car model to study,
therefore, the study of inverted pendulum car in theory and method which is of great
significance. This paper first summarizes the level of the classification of the inverted
pendulum car system, background, the present situation of the research, this paper
introduces the related knowledge of MATLAB, the method of analytical mechanics
single-stage inverted pendulum car dynamic model is deduced, the transfer function and
state space equation is given. The PID control method, and the level of car inverted
pendulum system MATLAB simulation, the error curve of PID control of inverted
pendulum car and output control curve, preliminary mastered the control methods of
inverted pendulum car system.
Keywords: Inverted pendulum car PID control Nonlinear Matlab software The automatic control
目录
1 绪论..1
1.1倒立摆车系统的研究背景及意义.. 1
1.2倒立摆车系统的分类.. 2
1.3倒立摆车系统的研究现状.. 3
2 一级倒立摆车系统的数学模型的建立..5
2.1直线一级倒立摆车系统的硬件组成以及工作原理.. 5
2.2建立单级倒立摆车的数学模型.. 7
3 MATLAB 简介..12
3.1 MATLAB 语言简介.. 12
3.2 MATLAB 软件系统的构成.. 13
4 直线一级倒立摆车系统的PID 控制14
4.1 PID 调节简述 14
4.2直线一级倒立摆车 PLD 控制器设计...16
4.3一级倒立摆车系统的 PID 控制算法仿真 17
4.3.1 PID 控制器结构.17
4.3.2 PlD 参数整定.17
4.3.3 PID 控制器仿真.18
结论...21
致谢...22
参考文献...23
附录：...251绪论
1.1倒立摆车系统的研究背景及意义
在二十世纪五十年代人们就开始研究倒立摆车系统，这是一个高阶机械系统，它具
有多种特征，表现在不稳定、多变量、强耦合特性和非线性等，在稳定控制方面它在控
制理论的应用中比较典范[1]
。倒立摆车系统目前还具有两个不确定的因素，一个系统参
数的不确定，一个是不确定的因素。通过研究既可以解决在控制中存在的理论问题，又
能将控制理论所涉及到的相关学科：力学、机械、数学、计算机及电学等多方面的应用。
在控制理论的研究中，特别是在实际的工程上，可行性也是一个问题，通过研究可以更 MATLAB一类工程标杆系统的非线性控制设计:http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_18789.html