MATLAB/Simulink PID控制器倒立摆系统建模与仿真项目

资 源 简 介

本项目利用MATLAB/Simulink建立倒立摆物理模型，设计PID控制器模块实现角度稳定控制。通过仿真分析PID参数对系统稳定性的影响，为控制系统设计提供完整的仿真验证方案。

详 情 说 明

基于Simulink的PID控制器倒立摆系统建模与仿真分析

项目介绍

本项目在Simulink环境中建立了倒立摆系统的物理模型，并设计了PID控制器实现摆杆角度的稳定控制。通过系统仿真分析，验证了不同PID参数对系统稳定性的影响，提供了直观的可视化界面和性能指标分析功能，为倒立摆控制系统设计和参数整定提供有效工具。

功能特性

• 物理建模：建立包含摆杆长度、质量、转动惯量等参数的精确物理模型
• PID控制：实现比例、积分、微分参数的独立调节和控制
• 仿真分析：支持系统时域响应、稳定性边界等全面分析
• 可视化界面：提供实时角度变化曲线和3D运动动画演示
• 性能评估：自动计算超调量、调节时间、稳态误差等关键指标

使用方法

1. 参数设置：在Simulink模型中配置倒立摆物理参数和PID控制器参数
2. 初始条件：设置摆杆初始角度（-30°到30°范围）
3. 仿真运行：启动仿真并观察实时响应曲线
4. 参数优化：根据性能指标调整PID参数，优化控制效果
5. 结果分析：查看稳定性分析报告和动画演示

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Simulink基础模块库
• Simscape Multibody（用于3D动画演示）
• 推荐配置：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡

文件说明

项目中的主程序文件封装了完整的仿真流程控制功能，包括系统参数初始化、Simulink模型调用、仿真结果数据处理以及性能指标计算。该文件实现了用户交互界面与仿真模型的桥梁作用，能够自动执行参数配置、启动仿真过程并生成分析报告，同时负责可视化结果的渲染输出。