1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1前言

车摆系统是典型的非线性自不稳定系统，在航空航天、双足直立行走机器人的控制等方面具有重要研究意义，一直是人们广泛研究的一种机械系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。对车摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。通过对倒立摆的控制用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。同时其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。许多抽象的控制要领如控制系统的稳定性、可控性、系统收敛速度和系统抗干扰能力等，都可以通过小车单摆系统直观的表现出来。除教学用途外，小车单摆系统的高阶次、不稳定、多变量、非线性等特性使得许多现代控制理论的研究人员一直将它视为研究对象。 小车单摆系统的控制问题一直是控制研究中的一个典型问题。

平衡车是动力学理论和自动控制理论与技术相结合的研究项目，平衡车控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统，平衡车的控制就是使平衡车尽快地达到一个平衡位置，并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度；当平衡车到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。在此通过对平衡车机电系统的力学分析，建立数学模型，推导出系统的状态方程。在极点配置的基础上，利用状态反馈算法对系统进行控制。通过对平衡车机电控制系统的数学建模研究，为实验样机提供合理可靠的参考数据。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案