MATLAB极点配置控制：一级倒立摆系统设计与仿真

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现一级倒立摆的极点配置控制，包含系统建模、能控性验证、控制器设计和动态仿真。通过配置期望极点计算反馈增益，实现倒立摆的平衡控制。

详 情 说 明

基于极点配置的一级倒立摆控制系统设计与仿真

项目介绍

本项目采用极点配置方法设计控制器，实现一级倒立摆系统的平衡控制。通过建立系统的线性化状态空间模型，验证能控性条件，并根据期望极点位置计算反馈增益矩阵，最终实现闭环系统的实时仿真与性能分析。项目展示了现代控制理论在欠驱动系统中的应用，为控制系统设计提供完整的解决方案。

功能特性

• 状态空间建模：建立一级倒立摆的线性化状态空间模型
• 能控性验证：自动验证系统的能控性条件
• 极点配置设计：根据指定期望极点计算反馈增益矩阵K
• 实时仿真：实现闭环系统的动态仿真过程
• 可视化展示：提供状态响应曲线、控制信号和运动动画
• 性能分析：对比分析不同极点配置对系统响应的影响

使用方法

1. 参数设置：在脚本中设置系统物理参数（小车质量、摆杆质量、摆杆长度等）
2. 初始状态配置：指定小车初始位置、摆杆初始角度和速度
3. 极点配置：根据性能要求设定期望的闭环极点位置
4. 运行仿真：执行主程序开始控制系统仿真
5. 结果分析：查看生成的响应曲线、稳定性报告和动态动画

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 控制系统工具箱（Control System Toolbox）
• 基本MATLAB绘图功能

文件说明

主程序文件实现了项目的核心功能，包括系统建模、能控性判断、控制器设计、闭环仿真和结果可视化。具体而言，该文件完成了状态空间模型的建立与线性化处理，通过能控性矩阵验证系统设计可行性，运用极点配置算法计算反馈增益，运行系统动态仿真并生成状态响应曲线与控制信号图，同时创建倒立摆运动动画，最后提供不同极点配置下的性能对比分析。