摘要：近些年来，随着PID控制技术的不断成熟，人们对于PID控制器的设计和利用得到了飞速的发展。倒立摆作为高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合系统，一直以来是控制系统中典型的研究对象，本文研究倒立摆的PID控制具有非常重要的意义。

本文以直线二级倒立摆为模型，建立其状态空间模型，通过Simulink进行建模。在这个模型的基础上，以极点配置的方法来整定PID参数。针对直线二级倒立摆的三输出的特点，设计了PD-PD-PD的联合回路控制方法，对三个输出进行仿真。最后，对这个模型利用MATLAB中的函数进行可控性和可观测性分析。

【关键词】倒立摆；极点配置；PID控制；可控性；可观测性

目录

摘要

Abstract

绪  论-1

1  PID控制器概述-2

1.1 PID控制器的历史-2

1.2 PID控制器的定义及特点-2

1.3 PID控制器的基本原理-3

2 直线二级倒立摆模型-5

2.1 倒立摆模型简述-5

2.2 倒立摆系统的组成-5

2.3 直线二级倒立摆计算机控制系统结构-6

2.3 典型直线二级倒立摆控制系统建模-6

3 基于MATLAB的直线二级倒立摆PID控制系统设计-10

3.1 控制策略设计-10

3.2 相应PID参数的整定设计-11

3.3 基于MATLAB的PID仿真-13

3.3.1 MATLAB中的极点配置-13

3.3.2 直线二级倒立摆模型的Simulink仿真图-15

3.3.3 直线二级倒立摆模型可控性分析-17

3.3.4 直线二级倒立摆模型可观测性分析-18--

4 结论-19

参考文献-20