标题：基于MATLAB的旋转倒立摆建模和控制仿真
作者：谢友强1；戴福全1，2，3；高学山1
作者单位：1 福建工程学院机械与汽车工程学院，福建 福州 350118；2 闽江学院工业机器人应用福建省高校工程研究中心，福建 福州 350101；3 福建海源复合材料科技股份有限公司，福建 福州 350101
关键字：旋转倒立摆；Lagrange方程；SimMechanics；S函数；动力学模型
摘要：旋转倒立摆作为一个欠驱动、强耦合和不稳定的非线性系统，一直被视为研究控制理论的理想平台。利用MATLAB的S函数与SimMechanics功能建立了旋转倒立摆动力学模型，并就其控制问题进行了仿真研究。通过Lagrange方程对旋转倒立摆动力学特性进行了分析，获得了旋转倒立摆动力学的数学模型，并以此建立了S函数模型。此外，再通过SimMechanics建立了旋转倒立摆的物理仿真模型。在两种模型基础上，利用PID算法设计了控制器，实现了倒立摆的平衡控制。两种不同建立方式得到的仿真模型输出曲线完全一致，通过相互验证证明了模型的正确性。