本次试验的内容

本次实验通过数学模型的建立得原系统开环不稳定，所以设计一个控制对象无积分器的I型伺服系统，使得闭环稳定，得到一个新的系统。通过极点配置法，把系统配置到所期望的极点上，使得系统的主导闭环节点具有所期望的阻尼比和无阻尼自然频率。运用反馈控制原理，对输出量于参考量进行比较，并且将它们的偏差量作为控制手段，对各个输入参数进行读取、处理和及时输出控制信号。利用matlab求得所设计出系统的状态反馈增益矩阵，然后画出系统的simulink仿真图，对反馈系统进行仿真。对于所要达到所要求的响应速度和阻尼比，就要改变所希望的特征方程，从而求得新的反馈矩阵，最后直到求得满意结果为止。

本文通过数学建模，合理地设计反馈控制的各个输人量和输出量的论域、控制规则及其它重要参数, 在Matlab平台建立了倒立摆的仿真模型, 得到了理想的仿真曲线, 很好的控制摆杆的倒立角度和小车的位移。

以LabVIEW 为软件平台设计，对倒立摆实现了实体控制。以LabVIEW的自动控制实验为实验课程方法的发展提供了一个广阔的空间,这种开放性实验能够改善实验教学质量,提高学生的动手能力和科研能力。

通过对一阶倒立摆系统的学习研究,使我对倒立摆有了深入的了解。此次倒立摆由我们两自主完成。这次设计要求对其倒立摆进行完全自主设计及控制，这对我们来说无疑是一大考验。 无论是硬件的设计安装，还是软件的仿真控制，尽管有些东西我们相当熟悉，但是设计起来还是有一定的难度。近三个月的努力，我们还是完成了此次设计，虽然没有成功的立起了倒立摆，但相信一定会给以后的工作提供宝贵的经验。

摘要.Ⅰ

AbstractⅡ

第一章 引言.1

1.1倒立摆的系统及其研究意义.1

1.2倒立摆系统的研究状况.2

1.3倒立摆系统控制研究的特点及难点3

1.4本次试验的内容..4

第二章 倒立摆系统及硬件设计..5

2.1倒立摆的系统结构结构与分类..5

2.2系统的整体设计框架.6

2.3倒立摆实验装置及工作原理..7

第三章 数学模型推导及建立9

3.1模型推导的理论依据.9

3.2一级倒立摆数学建模的建立..9

3.3 倒立摆系统开环稳定性判断13

第四章  一级倒立摆系统的控制设计.15

4.1控制方法——状态反馈控制.15

4.2可控性与可观性判断15

4.3达到性能指示的方法16

4.4反馈矩阵的求得16

4.5系统闭环的仿真与响应17

4.6线性二次型最优控制21

第五章  LabVIEW软件介绍.23

5.1 LabVIEW简介.23

5.2 LabVIEW程序介绍..24

第六章 一级倒立摆LabVIEW设计及外部连线..26

6.1在labVIEW中创建A、B、C矩阵26

6.2数据的采集..26

6.3数据的分析与处理28

6.4数据输出及显示28

6.5控制器界面与程序框图29

第七章 实验倒立摆装置.32

7.1外部结构.32

7.2微分电路.32

7.3检测电路.33

7.4功率放大电路与运放调零电路..34

7.5直流稳压电源34

第八章 调试实现.36

8.1硬件和软件设置36

8.2调试步骤.36

第九章 倒立摆的问题及误差分析.37

9.1倒立摆系统非线性问题37

9.2倒立摆系统的误差分析38

第十章 总结39

致谢40

参考文献：40