32
III
f目
录
参考文献33致谢34
IV
f第1章绪
论
第1章
11课题的研究背景和意义
绪
论
倒立摆系统是一个非常典型的非线性系统，具有高阶次，多变量，严重不稳定和强耦合的特点，控制领域的学者经常以控制倒立摆使其稳定从而检验该理论的正确性与控制效果，这就使倒立摆成为了一个良好的检验平台1。截止至今，为了使各种倒立摆系统获得稳定，许多不同的控制理论和方法已被利用，其中既有自动控制原理，也有状态空间理论，还有多种智能控制方法。上个世纪九十年代后，由于人们一直致力于用不同的控制手段来控制许多复杂的倒立摆，从而使控制理论的发展取得了极大的进步，这些新发展在涉及飞机和机器人控制的行业得到了一系列应用。倒立摆系统的许多理想特性使其被许多学者当作典型研究对象，但它的另一个突出的优点在于，作为一个实验设备，它的结构较为简单，价格较为便宜，而且易于为实验的需要作出改变，控制效果好坏的体现也十分直观。越高层次的倒立摆，想要实现其稳定，便越要考验控制理论和方法的优越性。利用倒立摆，可以顾及到系统的非线性，随动性，鲁棒性等许多重要性质，从而在实验中检验和改进控制理论。时下对于倒立摆的探究，还在实际生产发展中拥有相当程度的裨益。如今的社会生产，自动化生产无疑是大势所趋，小到普通的工厂的流水作业，大到航空航天以及诸多国防军工产业，无一可以离开自动控制。这种情况下，一种优良的控制方法变展现出了其巨大的经济和社会效益。而倒立摆系统，就为这些控制方法开启了一个从原理到工程实际的通道。通过在倒立摆系统中的检验，许多在工程中面临的相似控制问题可以得到很大程度上的模拟，从而找出不足，为一种控制理论或手段的实际应用奠定基础。
12国内外研究现状
自上个世纪中期起，国外学术人员就已经对倒立摆产生了浓厚的兴趣，到了60年代末期，倒立摆的概念被引为一个非线性和不稳定的例子，以检验某些控制理论对系统的控制水平，例如非线性、不稳定和要求快速性的系统等。1966年，Schacfer和他的研究团队利用ba
gba
g法成功稳定住了一级摆。1972年，
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f第1章绪
论
Sturegeo
和Loscutoff成功构造出了二级摆的模拟控制r