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    摘要：随着自动控制技术的发展，对于单级倒立摆系统的控制正向更深层次发展。本文通过倒立摆控制方法的分析，采用构建特征模型并设计相应自适应控制器的方法作为控制倒立摆的策略。对基于特征模型的单级倒立摆系统进行了深入的理论研究并采用MATBAL语言中的Simulink动态仿真工具建立单级倒立摆系统仿真模型。仿真结果表明该系统具有精确的控制性能、应用效率高等优点。具体工作包括：介绍了课题的背景，倒立摆控制的发展史，控制方法的选取以及从特征模型出发，分析对倒立摆的控制规律，研究建模系统方案；简要的介绍了MATLAB各模块的分析以及原理。24132
    毕业论文关键词： 倒立摆；特征模型；控制；仿真
    A study about the single inverted pendulum system based on the characteristic models
    Abstract:With development of the automatic control technique，the control to the single inverted pendulum system develops deeply.
    Through analyzing the methods to control the inverted pendulum ，building characristic models and designing the related adaptive controller, the system single inverted pendulum based on the characteristic model is studied，also, the stimulation system is built up based on the Simulink dynamic stimulation tool in MATLAB language .
    The stimulation system shows quite good results: prise control performance , high efficency of the application .
    Keywords:  Inverted pendulum；characteristics of the model；control；Simulation
      目  录
    1 绪论    1
    1.1 课题背景    1
    1.2 倒立摆系统的发展    1
    1.2.1 控制方法选择    2
    1.3 设计的主要内容    2
    2 倒立摆数学模型    3
    3 特征建模理论    8
    3.1特征模型的基本概念和分类    8
    3.1.1 基本概念    8
    3.1.2 特征模型的分类    9
    3.2 研究特征建模的原因    10
    3.2.1 特征建模的可行性    12
    3.3 线性定常系统的特征模型    13
    3.3.1 线性定常系统特征建模原理    13
    3.3.2 特征模型验证    14
    4 MATLAB仿真及实验    17
    4.1 MATLAB简介    17
    4.2实验    18
    5 结论    33
      致谢    34
      参考文献    35
    1 绪论
    1.1 课题背景
    用特征建模的方法对单级倒立摆进行建模和控制,通过对单级倒立摆系统的理论分析和研究得出其稳定域度以及控制规律，为以后进行倒立摆系统试验建立理论和实验基础。
    倒立摆的控制方法在军工、航天、机器人领域和一般工业过程中都有着广泛的用途，如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。因此对其进行非线性控制方法研究以及其稳定性的研究具有重要的理论和实践意义。同时通过以单级倒立摆为被控对象，使我们加深掌握控制系统的数学模型的建立方法和及控制系统的调试方法，掌握matlab仿真软件的使用方法，这对以后的建模系统也具有深远影响。
    倒立摆装置被公认为自动控制理论中的典型试验设备,也是控制理论教学和科研中不可多得的典型物理模型。通过对它的研究不仅可以解决控制中的理论问题,还能将控制理论涉及的三个主要基础学科，力学、数学和电学(包含计算机)进行有机的综合应用，此外,在多种控制理论与方法的研究和应用中,特别是工程实践中,也存在一种可行性的试验问题,将其理论和方法得到的有效经验,倒立摆可为此提供一个控制理论通往实践的桥梁。因此倒立摆控制系统的研究有其深刻的研究背景和研究意义。
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