基于SimMechanics的单级倒立摆建模和仿真

倒立摆本身是一个多变量、强耦合、非线性和不稳定系统,通过倒立摆可以检验各种控制策略的可行性,是一个理想的研究控制理论平台。利用Sim Mechanics环境下对单级倒立摆系统的控制问题进行仿真研究。建立单级倒立摆的数学模型,基于数学模型建立了Sim Mechanics仿真模型,并进行起摆控制。起摆后切换成PID、极点配置和状态反馈(LQR)方法对倒立摆进行稳摆控制,并整定了各方案的控制器参数。除PID没有控制小车位移,其他两种方法对小车和摆杆角度进行了控制。仿真参数在快速性和超调量等指标中折中优化选取,仿真效果良好,为下一步实验奠定了理论基础。