MATLAB一类工程标杆系统的非线性控制设计(4)
目前，有几种常用的算法中使用在倒立摆上：
(1)经典控制理论：PID控制。最经典也是用途最广泛的控制方式，通过分析物理模
型，建立动力模型，从而设计PID控制器，实现对倒立摆车的控制
(2)现代控制理论：状态反馈。模型的建立与PID控制相似，利用空间状态理论所得
出的状态方程和输出方程，然而，现代控制理论与经典控制理论的不同之处在于现代控
制理论增加了反馈调节。通常由四种控制方法：1）极点配置，2）线性二次型最优控制，
3）鲁棒控制，4）状态反馈控制[10]。
(3)模糊控制理论。
(4)神经网络控制理论。主要是通过神经网络来充分模拟的非线性关系，不确定系
统的动态特性的情况，并实现倒立摆的车辆稳定性控制系统的集成方法。
(5)拟人智能控制理论。将人的知识、经验、理论分析与计算机的理论控制相结合
来控制倒立摆的控制方式叫做拟人智能控制理论。
(6)云模型控制理论。大意是指把经验转化为自然语言进行控制。
(7)自适应控制理论。
(8)非线性控制理论。通过非线性控制的方法来控制倒立摆车。
(9)遗传算法。通过模拟生物的遗传进行迭代求解。通过模拟优胜劣汰的进化过程
进行寻优。
（10）支持向量机聆刿。通过将最优超平面与核空间相结合，利用凸优化和沃尔夫
二元性构造了分类问题。
(11)变结构控制理论：滑模控制。
（12）结合多种控制算法的控制方法。通过最大程度的利用各控制算法的优越性组
合恒一种新的控制方式，例如：遗传算法与神经网络控制结合等。
4倒立摆车的控制方法
在倒立摆车系统中，输入值为你缩期望的小车的位移和摆杆的倾斜角度，计算机收
集每个采样周期内小车与摆杆的实际位置信号，并且与期望信号相对比，由原算法计算控制量，然后进行数模转换驱动，使倒立摆实现有效控制。对于小车的作用力是沿着平
行于轨道的放心，作用力使摆杆在竖直平面内摆动，并且小车同时在水平轨道上移动。
当没有力作用，摆杆处于垂直向下的平衡位置。然后，为了实现摆杆的垂直方向，施加
控制力是汽车的需要。
因此，倒立摆控制系统的原理如下：为了使摆杆倒立和得到稳定状态的小车，需要
一个强大的控制算法来控制汽车的速度。当倒立摆开始工作后，小车随着摆杆的自由摆
动频率而摆动，从而增大摆杆的摆动幅度。当摆杆可以自动直立起来后就可以说倒立摆
车系统达到了稳定状态。这种既控制角度，有控制位置，且控制量是非线性的、时变的、耦合的。