1.课题背景与意义

倒立摆是研究控制理论的一种典型实验装置，具有成本低，结构简单，物理参数和结构易于调整的优点。它是一个具有高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合特性的不稳定系统,只有采取行之有效的控制方法方能使之稳定。在控制过程中，它能有效地反映比如可镇定型，鲁棒性随动性以及跟踪等多种控制中的关键问题，是检验各种控制理论的理想模型。迄今人们已经利用经典控制理论，现代控制理论以及各种智能控制实现了多种倒立摆系统的控制稳定。

倒立摆系统的最初研究开始于二十世纪五十年代，麻省理工大学电机工程系统设计出单级倒立摆系统这个实验设备。后来在此基础上，人们进行拓展，产生了各式各样的倒立摆：有悬挂式倒立摆，平行倒立摆，环形倒立摆，平面倒立摆，倒立摆的级数有一级，二级，三级，四级乃至多级。倒立摆的运动轨迹可以是水平的，也可以是倾斜的，如今倒立摆系统已经成为控制领域中不可或缺的研究设备和验证各种控制有效性的实验平台。

同时倒立摆研究也具有重要的工程背景。如机器人的站立与行走类似于双倒立摆

统；火箭等飞行器的飞行过程中，其姿势的调整类似于倒立摆的平衡，由此可见对倒立摆机理的研究具有重要的理论和实践意义。

2.倒立摆的国内外研究情况及其控制方法：

自从倒立摆产生以后。国内外的专家学者就不断的对它进行研究。其研究主要集中

在以下两个方面：倒立摆系统的稳定控制的研究和倒立摆系统的自起摆控制的研究。就

这两方面而言，从目前的研究情况来看大部分研究成果又集中在第一方面也就是倒立摆