MATLAB实现单级倒立摆PID控制建模与仿真

资 源 简 介

本项目基于MATLAB平台，完成单级倒立摆系统的非线性动力学建模、PID控制器设计与参数整定，通过仿真验证控制效果并提供可视化分析界面，适用于控制理论教学与研究。

详 情 说 明

单级倒立摆PID控制建模与仿真研究

项目介绍

本项目针对单级倒立摆系统的平衡控制问题展开深入研究。通过建立精确的非线性动力学模型，设计PID控制器参数整定方案，并在Simulink环境中进行系统仿真验证，实现对倒立摆系统平衡控制的有效性分析和性能评估。项目旨在为倒立摆控制系统提供一套完整的建模、控制和仿真解决方案。

功能特性

• 系统建模：建立单级倒立摆系统的非线性动力学数学模型
• 控制器设计：设计PID控制器参数整定方案，优化控制性能
• 稳定性分析：进行控制器稳定性分析与仿真验证
• 可视化分析：提供系统响应曲线和性能指标的可视化展示
• 鲁棒性评估：评估PID控制策略在不同工况下的控制品质和鲁棒性

使用方法

1. 参数配置：设置倒立摆系统物理参数（质量、长度、摩擦系数等）
2. 控制器调整：配置PID控制器参数（Kp, Ki, Kd）
3. 仿真设置：定义仿真时长、采样频率和初始状态条件
4. 干扰引入：可选添加外部扰动信号进行鲁棒性测试
5. 运行分析：执行仿真，获取系统响应数据和性能指标

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Simulink仿真环境
• 控制系统工具箱

文件说明

主程序文件承担了项目核心功能的集成与调度，实现了系统参数初始化、控制器配置、仿真执行以及结果分析的全流程管理。具体包含动力学模型建立、PID控制算法实现、仿真数据生成、性能指标计算和可视化图表绘制等功能模块，为用户提供一站式的倒立摆控制仿真分析解决方案。