MATLAB二级倒立摆动力学建模与LQR稳定性控制仿真项目

资 源 简 介

本项目基于拉格朗日方程建立二级倒立摆的完整非线性动力学模型，通过状态空间线性化方法并结合LQR控制器设计实现系统的稳定性控制。提供参数配置、实时仿真和可视化功能，完整再现倒立摆控制过程。

详 情 说 明

二级倒立摆系统动力学建模与稳定性控制仿真

项目介绍

本项目针对二级倒立摆系统，基于拉格朗日方程建立了完整的非线性动力学模型，并通过状态空间方法实现系统在工作点附近的线性化。在此基础上，设计了LQR最优控制器以实现系统的稳定性控制。项目集成了系统参数配置、动力学求解、控制器设计以及实时仿真可视化等功能模块，为倒立摆系统的动态特性分析和控制策略验证提供了一个完整的仿真平台。

功能特性

• 完整动力学建模：基于拉格朗日方程建立二级倒立摆系统的非线性动力学模型
• 系统线性化：通过状态空间法在工作点附近实现系统线性化
• LQR控制器设计：采用线性二次型最优控制方法设计稳定性控制器
• 多维度仿真分析：提供时域响应、相平面分析、极点分布等多种分析工具
• 实时可视化：动态展示倒立摆系统的运动过程和控制效果
• 参数可配置：支持系统物理参数、初始状态、控制参数和仿真参数的灵活配置

使用方法

1. 参数设置：在指定区域配置系统物理参数、初始状态条件、控制参数和仿真参数
2. 运行仿真：执行主程序开始仿真计算
3. 结果分析：查看生成的时域响应曲线、控制输入曲线、相平面图等分析结果
4. 动画演示：观察倒立摆运动的动态可视化过程
5. 稳定性评估：分析系统极点分布和各项控制效果评估指标

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b 或更高版本
• 内存：至少4GB RAM
• 存储空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能模块，包括参数配置、动力学模型求解、控制器设计与系统仿真等。它负责协调各模块的工作流程，实现从模型建立到控制仿真的完整过程，最终生成系统响应曲线、相平面分析和动态可视化结果。