一阶倒立摆PID控制系统毕业设计方案
倒立摆是典型的快速、多变量、非线性、强耦合、自然不稳定系统。由于在实际中有很多这样的系统，因此对它的研究在理论上和方法论上均有深远的意义。本文具体研究的是一阶倒立摆PID控制系统，并对比了不同方法对一阶倒立摆控制的效果。由于PID调节器结构简单各参数物理意义明确在工程上易于实现即使在控制理论日新月异发展的今天在工业过程控制中90以上的控制器仍然是PID调节器1。对于一阶的倒立摆系统，PID控制器足够满足控制效果，达到期望的应用效果。
本文主要内容分四章进行阐述。各章节主要内容如下：第一章简单的介绍了倒立摆系统的特点及其原理；第二章阐述了不同的对倒立摆的控制方法及其原理、特点与相关研究情况，并确定采用PID控制方案；第三章对一阶倒立摆进行了数学研究，建立起其数学模型，并求出其状态空间描述；第四章根据一阶倒立摆的数学模型，对其进行PID控制器设计，采用MATLAB软件进行参数分析比较，得出PID控制参数；第五章对一阶倒立摆PID控制仿真调试，总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。
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f2倒立摆系统
21倒立摆系统概述概述
倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台1。倒立摆系统按摆杆数量的不同，可分为一级，二级，三级倒立摆等，多级摆的摆杆之间属于自由连接（即无电动机或其他驱动设备）1。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等1。通过对倒立摆的控制，用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。同时，其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途，如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等1。
211倒立摆系统组成与结构以小车的位移和摆棍的倾斜位置作为倒立摆系统的输入，在每一个采样周期中，
传感器采集小车的位置和摆棍的角度信息，与设定值进行对比，采用控制算法算出控制量，然后通过数电模电转换电机进行摆棍的立即控制。皮带由直流电机带动，小车在皮带上一起运动，以一点为轴心小车上安装摆棍，让摆棍能在竖直的平面上自在的摇摆，须要一个作用力给小车，让摆棍摇摆达到稳定的竖直向上。
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f212倒立摆系统的特性复杂、不平衡、非线性是倒立摆系统最基本的特性，通过对倒立摆系统可r