MATLAB/Simulink二阶倒立摆建模与稳定性仿真分析项目

资 源 简 介

本项目基于Simulink平台构建完整的二阶倒立摆动力学模型，包含双摆杆系统与关节连接。通过PID控制器设计实现倒立摆平衡控制，并模拟分析不同初始条件下的系统稳定性，为控制系统设计提供可视化仿真方案。

详 情 说 明

基于Simulink的二阶倒立摆系统建模与稳定性仿真分析

项目介绍

本项目通过Simulink构建二阶倒立摆的完整物理系统模型，实现从动力学建模到稳定性分析的全流程仿真。项目采用多体系统动力学方法建立包含双摆杆、关节连接和驱动机构的精确数学模型，并设计PID控制器实现倒立摆的平衡控制。通过系统的仿真分析，为倒立摆系统的控制策略设计和稳定性研究提供有效工具。

功能特性

• 完整动力学建模：基于多体系统动力学理论建立二阶倒立摆的精确数学模型
• 智能控制设计：集成PID控制器，实现倒立摆的平衡控制与稳定性维持
• 多场景仿真：支持不同初始条件、系统参数和控制参数的动态响应模拟
• 扰动分析：可配置外部脉冲干扰，评估系统抗扰动能力
• 全面性能评估：提供时域响应分析、稳定性指标计算和三维动画可视化

使用方法

1. 参数配置：在参数初始化脚本中设置摆杆物理参数、控制器参数和仿真条件
2. 模型加载：打开Simulink主模型文件，系统将自动加载预设参数
3. 仿真运行：点击运行按钮开始仿真，观察实时响应曲线和控制效果
4. 结果分析：查看生成的性能指标报告和稳定性分析结果
5. 动画演示：运行三维可视化模块，观察倒立摆的运动状态

系统要求

• MATLAB R2020a或更高版本
• Simulink基础模块库
• Simscape Multibody工具箱（用于三维动画显示）
• 控制系统工具箱（用于PID控制器设计）
• 至少4GB内存，推荐8GB以上

文件说明

主程序文件实现了系统参数初始化配置、Simulink模型自动加载、仿真进程控制以及结果数据处理与可视化等核心功能。具体包括定义摆杆的物理特性参数、设置控制器增益系数、配置仿真环境参数，并负责调用仿真模型执行计算任务，最后对仿真输出的角度、角速度等时域响应数据进行处理，生成性能分析报告和动态曲线图表。