1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

倒立摆系统是一个典型的单输入多输出、非线性、强耦合[1,2]和自然不稳定的系统，对这样一个复杂系统的研究，理论上将涉及系统控制中的很多关键问题，比如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题和跟踪问题等。

由于倒立摆系统结构简单以及控制效果直观，所以常常被用来作为控制理论教学与验证新的控制算法是否能处理多变量、非线性和不稳定系统的理想工具[3]。

随着社会科学技术的发展进步，控制倒立摆的一些方法和思想在研究其它被控对象时也有广泛的用途，自动控制广泛应用到各个领域，例如卫星火箭发射时运载火箭的垂直度控制，卫星在太空中的姿态控制[4]，军用巡航导弹飞行姿态控制，火箭飞行过程中姿态控制，飞机空中飞行与着陆控制，机器人的直立行走机构，工业自动化工程控制，海上钻井平台的稳定控制等等。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、本课题要研究或解决的主要问题 以旋转式倒立摆为研究对象，分析倒立摆系统起摆和自平衡控制中所存在的问题和和运动特性，建立倒立摆的数学模型，以倒立摆的数学模型为基础，设计控制器，并利用matlab bvp4c函数求解出倒立摆起振和旋转平衡控制的理想轨迹与标准控制量，采用沿着理想轨迹的线性状态反馈方法设计了优化的控制器。

理解并掌握pid控制的的原理和方法，并应用于以stm32f106控制器为核心的旋转倒立摆中。

二、本课题研究手段与内容 本课题采用理论研究、实验仿真和实际装置运行相结合的方式进行。