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关键词： 倒立摆；控制理论；摘要： 倒立摆系统是一个典型的非线性、多变量、强耦合、不稳定的高阶系统,可用以检验算法性质、控制性能及可行性，在其控制过程中，能反映出许多关键性控制问题，如鲁棒性，随动性及快速跟踪等。被称为控制理论的试金石。在解决控制理论的问题中，起着巨大的作用。自20世纪50年代以来倒立摆被提出以来，已成为多种控制方法检验和通向工程实践的桥梁。倒立摆系统自身形式也逐步深化和发展，从最早的为解决火箭发射平衡问题提出的一阶倒立摆，发展到现在的高阶倒立摆。倒立摆仍然对控制理论学习，工程应用有着深刻的作用和意义。本文通过综合倒立摆研究发展的现状和历史，举例说明一些典型控制理论在倒立摆系统上的运用，对倒立摆系统的整体发展状况，未来的方向进行叙述。
1引言
倒立摆最早于20世纪50年代由美国MIT为解决火箭发射过程中的平衡问题而提出。自提出以来，因为其典型的非线性、多变量、强耦合、不稳定的特性，与许多工业过程及其相似而具有非常重要的工程实践意义。在倒立摆控制过程中，能够反映出许多关键性控制问题，如鲁棒性，随动性及快速跟踪等。因此，利用倒立摆装置来检验控制理论的正确性和可行性和比较几种控制算法的优劣。成为了控制界经久不衰的课题[1]。
现如今，随着人工智能技术和计算机控制技术的研究取得突破性进展，诞生了很多新型智能控制理论和控制方法[2]。倒立摆很好的解决了这些控制方法的测试和验证。
倒立摆的研究，无论是对经典的控制理论，还是新兴的控制理论，都有极大的实际价值。可以说，倒立摆是理论到工程实践的桥梁。
本文将从倒立摆系统研究发展的状况，运用在倒立摆系统上的控制方法，两个方向统合说明倒立摆系统的研究状况，最后展望倒立摆系统发展的前景和方向。
2研究现状
本部分将会从倒立摆的类型，国内外研究现状，倒立摆典型控制方法，对目前倒立摆系统研究现状做一个归纳整理。
2.1倒立摆的类型
倒立摆按形式可以分为：悬挂式倒立摆，平行式倒立摆、环形倒立摆和平面倒立摆；按级数可以分为：一级、二级、三级、四级、多级等。按其运动轨道可以分为：水平式、倾斜式；按控制电机又可分为：单电机和多电机[3]。如图1为三级直线型倒立摆基本机构示意图。
图 1 三级直线型倒立摆的基本机构示意图
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