精选优质文档-倾情为你奉上现代控制理论课程综合设计单级旋转倒立摆系统1 引言单级旋转倒立摆系统一种广泛应用的物理模型,其物理模型如下:图示为单级旋转倒立摆系统原理图。其中摆的长度=1m,质量=0.1kg ,横杆的长度 =1 m,质量=0.1kg,重力加速度。以在水平方向对横杆施加的力矩为输入,横杆相对参考系产生的角位移为输出。控制的目的是当横杆在水平方向上旋转时,将倒立摆保持在垂直位置上。图1 单级旋转倒立摆系统模型单级旋转倒立摆可以在平行于纸面3600的范围内自由摆动。倒立摆控制系统的目的是使倒立摆在外力的推动下,摆杆仍然保持竖直向上状态。在横杆静止的状态下,由于受到重力的作用,倒立摆的稳定性在摆杆微小的扰动下,就会使倒立摆的平衡无法复位,这时必须使横杆在平行于纸面的方向通过位移产生相应的加速度。作用力与物体位移对时间的二阶导数存在线性关系,故单级倒立摆系统是一个非线性系统。本文综合设计以以在水平方向对横杆施加的力矩为输入,横杆相对参考系产生的角位移为输出,建立状态空间模型,在原有系统上中综合带状态观测器状态反馈系统,从而实现当