简化版单级旋转倒立摆模型.rar

简介：
该资源包含一个简化的单级旋转倒立摆系统的数学建模与仿真分析文件。适用于学习和研究控制理论中的非线性系统稳定性及控制方法。 单级旋转倒立摆可以在平行于纸面的360°范围内自由摆动。其控制系统的目标是通过外力使倒立摆在受到扰动后仍能保持竖直向上的平衡状态。当横杆静止时，重力作用会使倒立摆失去稳定性，在微小扰动下难以恢复平衡。因此，需要让横杆在平行于纸面的方向上产生相应的位移和加速度来维持稳定。 根据牛顿第二定律，施加的力矩与物体产生的角位移对时间的二阶导数（即角加速度）之间存在线性关系，而整个单级倒立摆系统则是一个非线性的动态系统。本设计以在水平方向上作用于横杆上的力矩作为输入信号，将横杆相对于参考坐标系的角位移作为输出响应，并建立状态空间模型。 为了提高系统的稳定性和控制精度，在原有控制系统的基础上引入了带有状态观测器的状态反馈控制器。这样可以实现在倒立摆旋转运动过程中保持其始终处于垂直位置的目标。