1、倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)非線性自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，是進(jìn)行控制理論教學(xué)及開展各種控制實(shí)驗(yàn)的理想實(shí)驗(yàn)平臺，許多抽象的控制概念如控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可控性、系統(tǒng)收斂速度和系統(tǒng)抗干擾能力等，都可以通過倒立擺系統(tǒng)直觀的表現(xiàn)出來。倒立擺系統(tǒng)的高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強(qiáng)耦合等特性使得許多現(xiàn)代控制理論的研究人員一直將它視為研究對象，在不斷研究倒立擺控制方法中發(fā)掘出新的控制方法，并將其應(yīng)用于航天科技和機(jī)器人學(xué)等各種高新科技領(lǐng)域。
　　 本文以直線二級倒

2、立擺為控制對象，進(jìn)行了各種控制算法的仿真實(shí)驗(yàn)，并得出了相應(yīng)的結(jié)論。首先介紹了倒立擺穩(wěn)定控制的研究現(xiàn)狀以及倒立擺的物理結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)和能量守恒定律建立數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)分析了基于Lagrange方程和能量守恒定律建立數(shù)學(xué)模型的方法，并根據(jù)二級倒立擺的各種物理參數(shù)，對系統(tǒng)進(jìn)行了線性化，得到了系統(tǒng)的狀態(tài)方程，最后對其系統(tǒng)性能作了簡要分析。
　　 其次，本文研究倒立擺系統(tǒng)的現(xiàn)代控制方法，主要采用極點(diǎn)配置和LQR最優(yōu)控制對系統(tǒng)進(jìn)

3、行控制，并通過Matlab對算法進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明這兩種方法的可行性。
　　 在智能控制方面，滑模控制以其獨(dú)特、優(yōu)異的魯棒性、對匹配的不確定性等特點(diǎn)一直吸引諸多學(xué)者的研究興趣。本文針對倒立擺系統(tǒng)中不確定性問題，引入相應(yīng)的自適應(yīng)估計(jì)策略，根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性定理和相應(yīng)的合理假設(shè)確定控制輸入，設(shè)計(jì)了一個(gè)自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器，不僅從理論上證明它的合理性，而且通過倒立擺系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)說明了該控制策略的可行性和對抑制干擾的有

4、效性。
　　 第五章主要研究了魯棒H∞控制理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本理論。首先針對二級倒立擺系統(tǒng)本身存在大量的不確定性因素和外界干擾，在前人的基礎(chǔ)上，采用了一種基于LMI的魯棒H∞最優(yōu)控制器對系統(tǒng)進(jìn)行控制，用MATLAB對算法進(jìn)行了仿真，從仿真結(jié)果可以看出，系統(tǒng)能夠有效的抑制外界干擾，達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)。其次研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法，并把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論運(yùn)用到傳統(tǒng)PID控制器上，設(shè)計(jì)了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器（NNPIDC），給出了