课 程 设 计 说 明 书课 程 名 称 : 控 制 系 统 课 程 设 计 设 计 题 目 ： 一 阶 倒 立 摆 控 制 器 设 计 院 系 ： 信 息 与 电 气 工 程 学 院 班 级 : 设 计 者 ： 学 号 : 指 导 老 师 ： 设 计 时 间 :2025 年 2 月 25 日到 2025 年 3 月 8 号 课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书专 业自动化班 级0902101学 生指导老师题 目一阶倒立摆课程设计子 题设计时间2025年 2 月 25 日 至 2025 年 3 月 8 日 共 2 周设计要求设计（论文）的任务和基本要求，包括设计任务、查阅文献、方案设计、说明书（计算、图纸、撰写内容及法律规范等）、工作量等内容.1 ．建立一阶倒立摆数学模型2 ．做模型仿真试验（1 ）给出Matlab 仿真程序.（2) 给出仿真结果和响应曲线。3 ．倒立摆系统的PID 控制算法设计设计PID 控制器，使得当在小车上施加1N 的脉冲信号时，闭环系统的响应指标为:（1 ）稳定时间小于5 秒（2 ）稳态时摆杆与垂直方向的夹角变化小于0.1 弧度并作PID 控制算法的MATLAB仿真4 ．倒立摆系统的最优控制算法设计用状态空间法设计控制器, 使得当在小车上施加0 。2m 的阶跃信号时，闭环系统的响应指标为：（1) 摆杆角度和小车位移的稳定时间小于5 秒(2)的上升时间小于1 秒（3 ）的超调量小于20度(0 。35弧度）（4 ）稳态误差小于2 ％。指导老师签字： 系（教研室）主任签字：2025年 3 月 5 日目 录一、 建立一阶倒立摆数学模型...................................................................................41. 一阶倒立摆的微分方程模型...............................................................................42. 一阶倒立摆的传递函数模型...............................................................................63 。 一阶倒立摆的状态空间模型.......................................................................7二、 一阶倒立摆matlab 仿真.......................................................................................9三、 倒立摆系统的PID 控制算法设计.......................................................................13四、倒立摆系统的最优控制算法设计..................................................................
