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    摘要： 复杂、不平衡、非线性是倒立摆系统最基本的特征，故倒立摆系统也是控制领域里最为经典的模型之一。其中PID控制LQR控制等控制方法是研究倒立摆系统最普遍的方法。随着自动控制技术向着更深层次方向发展，传统方法已经不能适应现代控制新要求。本文采用了建立特征模型并设计相应自适应控制器的方法控制倒立摆，详细介绍了直线倒立摆建模过程提出了基于特征模型的最优控制方案。另外本文运用SIMULINK工具给出了大量的仿真结果和实验数据。仿真和实验结果都表明基于倒立摆系统特征模型建模方法的确具有控制性能精确、实验效率高等优点。30601
    关键词： 直线倒立摆；特征建模；SIMULINK仿真实验
    Inverted pendulum control system optimization
    Abstract: Complex, unbalanced ,nonlinear is the most basic feature of the inverted pendulum system. Consequently, the inverted pendulum system is one of the most classical mode in control field. PID control and LQR control is two common method in inverted pendulum system.  Along with the development of automatic control technology, The traditional method has been unable to meet the new requirements of modern control. This paper uses the method of establishing characteristic model and design the corresponding adaptive controller to control the inverted pendulum, also introduces the  linear inverted pendulum modeling process in detail and put forward the optimal control scheme based on characteristic model. And using SINMULINK tools, given the large number of simulation experimental data and results showing that the control performance of characteristic method based on the model of inverted pendulum system is accurate and efficient. Keywords:  Linear inverted pendulum ；Characteristic modeling；SIMULINK Simulation
    目  录
    1绪论    1
    1.1倒立摆的简介    1
    1.2 倒立摆的研究意义和实际使用价值    1
    1.3控制方法介绍    2
    1.3.1 PID控制    2
    1.3.2 LQR控制    2
    1.3.3神经网络控制    3
    1.3.4模糊控制    3
    1.3.5特征建模控制    3
    2 设计思想与硬件简介    4
    2.1 本文的设计思想    4
    2.2 倒立摆系统的硬件介绍    4
    3倒立摆系统的建模过程    8
    3.1单阶倒立摆系统的建模过程    8
    3.2.1 MATHEMATIC软件介绍    12
    3.2.2二阶倒立摆建模过程    12
    4 基于特征模型最优控制方案的设计    19
    4.1特征模型的介绍    19
    4.1.1 特征模型的定义    19
    4.1.2 特征模型的分类    20
    4.2 研究特征建模的原因    21
    4.2.1 研究特征模型的原因    21
    4.2.2 特征建模的可行性    23
    4.3线性定长系统特征建模原理    24
    4.4 自适应控制器的设计    25
    4.4.1 黄金分割自适应控制律    25
    4.4.2 逻辑微分控制律    26
    4.4.3 逻辑积分控制律    27
    4.4.4 文持\跟踪控制律    27
    4.5 自适应控制器的优化    27
    5 MATLAB\SIMULINK仿真及实验    32
    5.1 MATLAB软件的介绍    32
    5.2仿真结果    32
    5.2.1直线单阶倒立摆的可控性分析    32
    5.2.2基于特征模型的单阶倒立摆仿真实验    33
    5.2.3特征模型控制与PID控制方法的对比    35
    5.3实验结果    38
    6 结论与展望    41
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