1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1 、研究背景和意义杂技顶杆表演之所以为人们熟悉, 不仅是其技艺的精湛, 更重要的是其物理与控制系统的稳定性密切相关，该杂技在实质上可认为是一个一阶倒立摆平衡系统[1]。

倒立摆作为一个被控对象,是快速、多变量、开环不稳定 、非线性的高阶系统 ,在研究机器人运动、航空航天的飞行控制领域中具有重要的现实意义，能有效地反映可镇定性、鲁棒性、实时跟踪性等控制问题，必须施加十分强有力的控制手段才能使之稳定[2][3]。

而且其控制方法和思路对处理一般工业过程亦有广泛的用途。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、本课题主要研究如下内容：本课题针对目前倒立摆控制研究中，仿真控制多、实时控制少，直线型倒立摆研究较多，环形倒立摆控制研究少等现状，以环形倒立摆体系为研究对象，针对倒立摆系统的抗干扰问题分别利用有限时间控制理论和扰动观测器理论，对环形单级倒立摆系统进行了实时控制研究。

具体步骤如下：（1）建立环形单级倒立摆系统模型（2）倒立摆系统控制方法研究和控制器的设计（3）利用 matlab/simulink 进行仿真（4）通过的硬件平台对控制器进行实验验证二、拟采用的研究手段（途径）如下：（1）首先通过拉格朗日法建立环形单级倒立摆系统数学模型，得到系统的状态方程，为控制器的设计奠定基础。

（2）在数学模型的基础上，分别利用有闲时间控制理论和扰动观测器理论，设计稳定控制器。