倒立擺系統是研究控制理論的一種典型實驗裝置，具有成本低廉，結構簡單物理參數和結構易于調整的優點，是一個具有高階次、不穩定、多變量、非線性和強耦合特性的不穩定系統。在控制過程中，它能有效地反映諸如穩定性、魯棒性、隨動性以及跟蹤等許多控制中的關鍵問題，是檢驗各種控制理論的理想模型。迄今人們己經利用經典控制理論、現代控制理論以及各種智能控制理論實現了多種倒立擺系統的控制穩定
倒立擺系統的最初研究開始于二十世紀五十年代，麻省理工大學電機工程系設計出單級倒立擺系統這個實驗設備。后來在此基礎上，人們又進行拓展，產生了各式各樣的倒立擺：有懸掛式倒立擺、平行倒立擺、環形倒立擺、平面倒立擺倒立擺的級數有一級、二級、三級、四級乃至多級：倒立擺的運動軌道可以是水平的，也可以是傾斜的：倒立擺系統已成為控制領域中不可或缺的研究設備和驗證各種控制策略有效性的實驗平臺。
同時倒立擺研究也具有重要的工程背景：如機器人的站立與行走類似雙倒立擺系統：火箭等飛行器的飛行過程中，其姿態的調整類似于倒立擺的平衡。由于倒立擺系統與雙足機器人、火箭飛行控制有很大相似性，因此對倒立擺控制機理的研究具有重要的理論和實踐意義。
而就這兩方面而言，從目前的研究情況來看，大部分研究成果又都集中在第面即倒立擺系統的穩定控制的研究
早在上個世紀五十年代，國外就開始了倒立擺的研究，我國學者也從80年代初開始倒立擺系統的研究。1966年 Schaefer和 Cannon應用bang-bang控制理論，將一個曲軸穩定于倒置位置，實現了單級倒立擺的穩定控制，在60年代后期，作為一個典型的不穩定嚴重非線性證例，倒立擺的概念被提出，并將其用于檢驗控制方法對不穩定、非線性和快速性系統的控制能力，受到世界各國許多科學家的重視，尋找不同的控制方法實現對倒立擺的控制。目前，倒立擺的控制方法可分如下幾類
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上傳時間： 2022-06-30
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