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自动控制原理试题 共 3页 第1页电子科技大学2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：839 自动控制原理注：所有答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。
1、 （共15分）某控制系统框图如图1所示，试求系统闭环传递函数()()()C s s R s Φ=。
图12、 （共15分）某控制系统结构框图如图2所示，试通过调整参数K 和τ，使系统的6,1n ωζ==。
图21） 求取满足条件的参数K 和τ。
2） 求取在此参数条件下，在单位阶跃信号作用下，系统的调整时间s t 和最大超调量%σ。
3、 （共15分）某单位负反馈系统的开环传递函数()()11(1)(1)36KG s H s s s s =++，已知通过调整参数K ，可使系统闭环特征根实部均小于-1,试问参数K 应满足的条件。
自动控制原理试题 共 3页 第2页4、 （共15分）某负反馈控制系统开环传递函数20()()(1)(2)(5)G s H s s s s =-++，试绘制系统的Nyquist 图，并使用Nyquist 稳定判据分析系统稳定性。
5、 （共15分）某系统结构框图如图3所示，其状态变量为123,,x x x ，试写出系统的状态方程和输出方程。
图36、 （共20分）某旋翼飞机控制系统结构图如图4所示。
图41） 试绘制当参数K 由0→∞变化时，系统的根轨迹图。
2） 当K=1.9时，试确定阵风扰动1()N s s=时，系统的稳态误差。
)自动控制原理试题 共 3页 第3页7、 （共20分）某离散系统如图5所示，采样周期T=0.07s 。
图51) 试求系统的闭环脉冲传递函数。
2) 试判断系统的稳定性，并求出系统单位阶跃响应的终值。
8、 （共20分）某非线性系统如图6所示，其中，非线性元件的描述函数为：21()arcsin ,1N A A A π⎡=+≥⎢⎣图6试判断系统稳定性，并判断是否会产生自持振荡，如会，则求出自持振荡的频率和幅值。
电⼦科技⼤学839⾃动控制原理_2013年真题及答案2013年试题1. (共15分) 某控制系统状态⽅程为X AX ?=,其中，A 是22?常数⽅阵。
当1(0)1X ??=??-??时，22t t e X e --??=??-??当2(0)1X ??=??-??时，2t t e X e --??=??-??，试求该系统的状态转移矩阵()t φ2. (共20分) 某负反馈系统结构框图如图1所⽰，其中1()G s 环节的单位阶跃响应为58(1)5t e -- 1) 当()201(),()0r t t f t =?=时，试求系统响应的超调量，调节时间及输出稳态值。
2) 当()201(),()1()r t t f t t =?=时，试求系统的稳态误差。
其中，系统误差()E s 如图1所⽰。
图13. (共15分) 某负反馈系统的特征⽅程为2(10)(1)0s s K s +++=1) 试绘制该系统的根轨迹图。
2) 试确定使系统暂态响应分别为衰减振荡及单调变化时K 的取值范围。
4. (共15分) 某受控对象()G s 的单位脉冲响应为0.54()(12)t tg t K ee --=+-，将()G s 构成单位负反馈系统，如图2所⽰。
1) 试绘制该单位负反馈系统的开环幅相曲线(Nyquist 曲线) 2) 试求出该系统处于临界稳定时的开环增益和振荡频率值。
(r图25. (共20分) 已知某单位负反馈最⼩相位系统，其被控对象0()G s 的开环对数幅频特性0()L ω和串联校正装置()c G s 的对数幅频特性()c L ω如图3所⽰。
1) 试写出校正后系统的开环传递函数0()()()c G s G s G s =。
2) 试分析图中所采⽤的校正装置的类型，并讨论校正装置对系统相⾓裕度γ、剪切频率c ω及抗⾼频⼲扰等指标的影响。
图36. (共15分) 某离散控制系统如图4所⽰，T 为采样周期，0.25T s = 1) 求使得系统稳定的K 的取值范围。
电子科技大学通信学院《模拟线性调制系统实验报告》班级学生学号教师模拟线性调制系统实验一、实验目的1. 研究模拟连续信号在（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）几种线性调制中的信号波形与频谱，了解调制信号是如何搬移到载波附近。
2. 加深对模拟线性调制（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）的工作原理的理解。
3. 了解产生调幅波（AM）和抑制载波双边带波（DSB—SC）的调制方式，以及两种波之间的关系。
4. 了解用滤波法产生单边带SSB—SC的信号的方式和上下边带信号的不同。
5. 研究在相干解调中存在同步误差（频率误差、相位误差）对解调信号的影响从而了解使用同频同相的相干载波在相干解调中的重要性。
6. 熟悉正交调幅QAM传输系统的原理及作用。
二、实验原理模拟带通传输系统，是将基带信号经过线性调制后形成的已调波送入信道传输，在接收端经过反调制，再从已调波中将基带信号恢复出来。
常用的线性调制包括调幅（AM），双边带调制（DSB），单边带调制（SSB），残留边带调制（VSB），正交调幅（QAM）等五种方式。
这些方式是通过基带信号与单一角频率的余c弦载波相乘后再经过适当滤波实现。
在时域上，就是用基带信号m（t）去控制载波f（t）的幅度参数，使其m（t）的规律而变化；它的频域解释是把基带信号的频谱范围搬迁到载波附近的频谱范围上的搬移过程。
在接收端，如果采用相干解调，在本地载波保持同步关系时，都能正确的解调。
但是当本地载波存在相位误差或频率误差时，不同的调制方式受到的影响是不同的，当只有相位误差时，SSB制式的输出不受影响，AM和DSB制式的输出幅度有所下降，而QAM制式则产生路间窜扰。
在本地载波有频率误差时，SSB 制式的输出使频谱有所偏移，对于话音信号传输而言，频差在20Hz以内时，人耳可以容忍；而对于其他制式，输出会产生严重失真。
本实验利用平衡调制方式进行模拟连续波的调制与解调。
可分别组成AM、DSB、SSB、VSB、QAM五种调制方式的产生原理。
答案很详细，考试前或者平时作业的时候可以好好研究，祝各位考试成功！！电子科技大学微电子与固体电子学陈钢教授著数字信号处理课后答案1.2 教材第一章习题解答1. 用单位脉冲序列()n δ及其加权和表示题1图所示的序列。
解：()(4)2(2)(1)2()(1)2(2)4(3)0.5(4)2(6)x n n n n n n n n n n δδδδδδδδδ=+++-+++-+-+-+-+-2. 给定信号：25,41()6,040,n n x n n +-≤≤-⎧⎪=≤≤⎨⎪⎩其它（1）画出()x n 序列的波形，标上各序列的值；（2）试用延迟单位脉冲序列及其加权和表示()x n 序列； （3）令1()2(2)x n x n =-，试画出1()x n 波形； （4）令2()2(2)x n x n =+，试画出2()x n 波形； （5）令3()2(2)x n x n =-，试画出3()x n 波形。
解：（1）x(n)的波形如题2解图（一）所示。
（2）()3(4)(3)(2)3(1)6()6(1)6(2)6(3)6(4)x n n n n n n n n n n δδδδδδδδδ=-+-+++++++-+-+-+-（3）1()x n 的波形是x(n)的波形右移2位，在乘以2，画出图形如题2解图（二）所示。
（4）2()x n 的波形是x(n)的波形左移2位，在乘以2，画出图形如题2解图（三）所示。
（5）画3()x n 时，先画x(-n)的波形，然后再右移2位，3()x n 波形如 5. 设系统分别用下面的差分方程描述，()x n 与()y n 分别表示系统输入和输出，判断系统是否是线性非时变的。
（1）()()2(1)3(2)y n x n x n x n =+-+-； （3）0()()y n x n n =-，0n 为整常数； （5）2()()y n x n =； （7）0()()nm y n x m ==∑。
电⼦科技⼤学839⾃动控制原理_2012年真题及答案2012年试题1. (共10分) 某单位负反馈系统，已知：1) 系统为三阶系统，且⼀对闭环主导极点为112,1j s ±-= 2) 在t t r =)(作⽤下的稳态误差为1.2求同时满⾜以上条件的系统开环传递函数)(s G2. (共20分) 某负反馈系统结构框图如图1所⽰，图11) 试求系统闭环传递函数)()()(s R s C s =Φ表达式2) 试确定参数K 和β，使系统阻尼⽐707.0=?，⽆阻尼⾃振荡⾓频率s rad n /2=ω，求此时系统的动态性能指标s t %,σ3) 当系统输⼊t t r 2)(=时，求系统由)(t r 产⽣的稳态误差ss e 4) 试确定补偿控制器)(s G n ，使⼲扰)(t n 对系统输出)(t c ⽆影响3.(共15分) 某控制系统状态⽅程为u x x x x+?--=???1032102121，试求： 1) 系统的状态转移矩阵)(t Φ2) 在单位阶跃输⼊和初始状态=01)0(x 作⽤下的系统状态向量)(t x4. (共15分) 某正反馈控制系统结构框图如图2所⽰图21) 试绘制当K 变化时的闭环根轨迹图2) 使确定系统稳定且为过阻尼状态时K 的范围5. (共15分) 某采样控制系统如图3所⽰，其中τ为⼤于零的常数，T 为采样周期，如要求系统在t t r =)(作⽤下的稳态误差T e ss 25.0=，试给出系统稳定时T 的取值范围图36. (共15分) 某控制系统如图4所⽰，试利⽤状态反馈⽅法构成闭环系统，并使得系统闭环传递函数为24507024502++=Φs s ，试求出满⾜要求的状态反馈增益[]21k k K =图47. (共15分) ⼀致某负反馈系统开环传递函数为T k Ts s s k s H s G ,,,)1()1()()(ττ+-=均⼤于0，使⽤奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。
(单选题)1: 线性定常控制系统的微分方程或差分方程的系数是（）。
A: 常数
B: 函数
C: 随时间变化的函数
D: 都不对
正确答案: C
(单选题)2: 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是( )。
A: 比例环节
B: 积分环节
C: 惯性环节
D: 微分环节
正确答案: A
(单选题)3: 现代控制理论主要以（）为数学模型。
A: 频域分析
B: 根轨迹
C: 时域分析法
D: 状态方程
正确答案: D
(单选题)4: 信号流图中，（）的支路称为混合节点。
A: 只有信号输入
B: 只有信号输出
C: 既有信号输入又有信号输出
D: 任意
正确答案: C
(单选题)5: 经典控制理论主要以（）为数学模型，研究单输入单输出系统的分析和设计问题。
A: 传递函数
B: 微分方程
C: 状态方程
D: 差分方程
正确答案: A
(单选题)6: 在正弦输入信号的作用下，系统输出的（）称为频率响应。
A: 稳态响应
B: 参量
C: 暂态响应
D: 以上都不对
正确答案: A。
电子科技大学22春“电子信息工程”《数字信号处理》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.对连续时间周期信号的谱分析工具是()。
A.傅里叶变换B.傅里叶级数C.离散傅里叶变换D.离散傅里叶级数参考答案：B2.已知某序列z变换的收敛域为|z|A.有限长序列B.右边序列C.左边序列D.双边序列参考答案：C3.下列关于因果稳定系统说法错误的是()。
A.极点可以在单位圆外B.系统函数的z变换收敛区间包括单位圆C.因果稳定系统的单位抽样响应为因果序列D.系统函数的z变换收敛区间包括z=∞参考答案：A4.下列对IIR滤波器特点的论述中错误的是()。
A.系统的单位冲激响应h(n)是无限长的B.结构必是递归型的C.肯定是稳定的D.系统函数H(z)在有限z平面(0|z|∞)上有极点参考答案：C5.设y(n)=kx(n)+b，k0，b0为常数，则该系统是线性系统。
()A.正确B.错误参考答案：B6.对于线性移不变系统，其输出序列的傅里叶变换等于输入序列的傅里叶变换与系统频率响应的卷积。
()A.正确B.错误参考答案：B7.下面说法中正确的是()。
A.连续时间非周期信号的频谱为连续周期函数B.连续时间周期信号的频谱为连续周期函数C.离散时间非周期信号的频谱为离散周期函数D.离散时间周期信号的频谱为离散周期函数参考答案：D8.一个线性移不变系统稳定的充分必要条件是其系统函数的收敛域包括()。
A.原点B.单位圆C.虚轴D.实轴参考答案：B9.连续信号抽样序列在()上的Z变换等于其理想抽样信号的傅里叶变换。
A.单位圆B.实轴C.正虚轴D.负虚轴参考答案：A10.阶跃响应不变法()。
A.无混频，相位畸变B.无混频，线性相位C.有混频，线性相位D.有混频，相位畸变参考答案：C11.设两有限长序列的长度分别是M与N，欲通过计算两者的圆周卷积来得到两者的线性卷积，则圆周卷积的点数至少应取()。
A.M+NB.M+N-1C.M+N+1D.2(M+N)参考答案：B12.下列关于FFT的说法中错误的是()。
电子科技大学22春“电气工程及其自动化”《电力系统分析》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.频率的二次调整是由发电机组的调频系统完成的。
()A.正确B.错误参考答案：A2.在电力系统潮流计算中，PV节点的待求量是()。
A.QB.P、QC.VD.P、V参考答案：A3.P-σ曲线被称为()。
A.耗量特性曲线B.负荷曲线C.正弦电压曲线D.功角曲线参考答案：D4.中性点不接地系统中发生单相接地时，接地点有电流流过，电流的通路是()A、变压器、输电线B、发电机C、输电线、中性点D、输电线路和线路对地电容参考答案：D5.电压等级中10kV，220kV，500kV，…，等是指电压的()。
A.线电压幅值B.线电压有效值C.相电压有效值D.相电压幅值参考答案：B6.用于连接220kV和110kV两个电压等级的降压变压器，其两侧绕组的额定电压应为220kV和121kV。
()A.正确B.错误参考答案：A7.构成电力网的主要设备有()。
A.变压器，用户B.变压器，电力线路C.电缆，架空线D.电阻，电容参考答案：B8.减小输电线路有功损耗可通过()A、增大线路有功功率B、增大线路无功功率C、提高线路两端电压D、增大输电线路电阻参考答案：C9.最小负荷时将中枢点的电压调低(100%UN)，最大负荷时将中枢点的电压调高(105%UN)，这种中枢点调压方式为()A、顺调压B、恒调压C、逆调压D、常调压参考答案：C10.对于电力系统频率的调整，下列说法正确的是()。
A.一次调频一定是无差调整B.二次调频不可能达到无差调整C.一次调频一定是有差调整D.二次调频是电力系统经济调度问题参考答案：C11.系统发生两相短路故障时，复合序网的连接方式为()A、正序、负序、零序并联B、正序、负序并联、零序网开路C、正序、零序并联、负序开路D、零序、负序并联，正序开路参考答案：A12.构成电力网的主要设备有()A、变压器，用户B、变压器，电力线路C、电缆，架空线D、电阻，电容参考答案：B13.系统发生单接地短路故障时，复合序网的连接方式为()A、正序、负序、零序串联B、正序、负序并联、零序网开路C、正序、零序并联、负序开路D、零序、负序并联，正序开路参考答案：A14.在电压波动频繁的场合，哪一种调压方式效果较理想?()A.改变发电机端电压B.改变变压器变比C.并联无功补偿D.串联电容补偿参考答案：A15.电力系统的综合供电负荷加上厂用电之和，称为()A、发电负荷B、供电负荷C、用电负荷D、工业负荷参考答案：A16.衡量电能质量的指标有()。
非线性系统理论分析及其应用XXX（1．电子科技大学，XXXXX学院，XXXXXXX）Theoretical Analysis Of nonlinear Systems And Its ApplicationsXXXXXXXXXX(University of Electronic Science and Technology of China，School of Energy Science andEngineering,XXXXXXXXXXXXXXXX)摘要：本文通过通过对非线性系统的原理，分类，性质等做了细致的分析，并重点介绍了非线性系统在电力系统，自行车自动控制等方面的应用，得出非线性系统在控制领域的重要地位。
关键词：非线性；原理；应用ABSTRACT: In this paper, through the principle of non-linear systems, classification, properties, and so do a detailed analysis and focuses on the application of nonlinear systems in the power system, automatic control and other aspects of the bike, draw an important role in the control field of nonlinear systems .KEY WORDS：Nonlinear; principle; application1 非线性系统的原理非线性系统是状态变量和输出变量对于所有可能的输入变量和初始状态都满足叠加原理的系统。
一个由线性元部件所组成的系统必是线性系统。
但是，相反的命题在某些情况下可能不成立。
线性系统的状态变量(或输出变量)与输入变量间的因果关系可用一组线性微分方程或差分方程来描述，这种方程称为系统的数学模型。
1.1 非线性与线性概述线性，指量与量之间按比例、成直线的关系，在空间和时间上代表规则和光滑的运动；而非线性则指不按比例、不成直线的关系，代表不规则的运动和突变。
如问：两个眼睛的视敏度是一个眼睛的几倍？很容易想到的是两倍，可实际是6－10倍！这就是非线性：1+1不等于2。
激光的生成就是非线性的！当外加电压较小时，激光器犹如普通电灯，光向四面八方散射；而当外加电压达到某一定值时，会突然出现一种全新现象：受激原子好像听到“向右看齐”的命令，发射出相位和方向都一致的单色光，就是激光。
非线性的特点是：横断各个专业，渗透各个领域，几乎可以说是：“无处不在时时有。
”如：天体运动存在混沌；电、光与声波的振荡，会突陷混沌；地磁场在400万年间，方向突变16次，也是由于混沌。
甚至人类自己，原来都是非线性的：与传统的想法相反，健康人的脑电图和心脏跳动并不是规则的，而是混沌的，混沌正是生命力的表现，混沌系统对外界的刺激反应，比非混沌系统快。
由此可见，非线性就在我们身边，躲也躲不掉了。
1.2 非线性与线性的比较定性地说，线性关系只有一种，而非线性关系则千变万化，不胜枚举。
线性是非线性的特例，它是简单的比例关系，各部分的贡献是相互独立的；而非线性是对这种简单关系的偏离，各部分之间彼此影响，发生耦合作用，这是产生非线性问题的复杂性和多样性的根本原因。
正因为如此，非线性系统中各种因素的独立性就丧失了：整体不等于部分之和，叠加原理失效，非线性方程的两个解之和不再是原方程的解。
因此，对于非线性问题只能具体问题具体分析。
线性与非线性现象的区别一般还有以下特征：（1）在运动形式上，线性现象一般表现为时空中的平滑运动，并可用性能良好的函数关系表示，而非线性现象则表现为从规则运动向不规则运动的转化和跃变；（2）线性系统对外界影响的响应平缓、光滑，而非线性系统中参数的极微小变动，在一些关节点上，可以引起系统运动形式的定性改变。
在自然界和人类社会中大量存在的相互作用都是非线性的，线性作用只不过是非线性作用在一定条件下的近似。
1.3 非线性系统分类2 中国电机工程学报第XX卷（1）非本质非线性:能够用小偏差线性化方法进行线性化处理的非线性。
（2）本质非线性:用小偏差线性化方法不能解决的非线性。
2 非线性系统在电力系统中的应用电力系统中存在众多不确定的参数，所面临的运行条件和外界扰动复杂多变，有必要引入自适应控制理论来处理这些不确定因素。
非线性系统的自适应控制与线性系统相比，在研究方法等方面都有着很大的不同，目前处在继续发展的阶段。
2.1 非线性系统自适应控制的发展自适应控制起源于20 世纪50 年代末，当时为了解决飞机的自动驾驶问题，美国麻省理工学院(MIT)的Whitaker 教授提出了自适应控制的概念。
它可以简单描述如下：系统在工作过程中能不断检测自身参数和运行指标，并根据参数和运行指标的变化改变控制参数或控制作用，使系统运行于最优或接近最优的状态。
后来，为解决迅速发展的空间技术、机器人控制和过程控制等工业领域内出现的新问题，自适应控制理论和设计方法获得了迅速发展，成为了现代控制理论中一个非常热门的研究领域。
目前，线性系统的自适应控制已经较为成熟，而非线性系统的自适应控制研究仍处于飞速发展之中。
2.2 非线性系统自适应控制分类（1）非线性系统参数自适应控制太阳能热发电系统均是通过某种载热介质将光能转化来的热能传输至蒸汽发生器。
参数自适应是自适应控制中最为简单的一类问题，它所研究的对象是具有不确定参数的非线性系统。
按照不确定参数在非线性系统中出现的形式，可以将研究对象分成线性和非线性。
（2）非线性系统鲁棒自适应控制非线性系统除了未知参数外，还会在运行过程中受到一些未知的干扰。
这些干扰的产生可能是由于外界条件的变化所引起的，也可能是因为系统运行点的大范围变化所引发的。
这时，需要设计鲁棒自适应控制来应对这些未知扰动。
早期的鲁棒自适应控制大多采用Lyapunov 直接法。
具体做法是：把系统中的不确定性描述为有界函数集，然后构造一个Lyapunov 函数，使其保证对集合中的每一种不确定性因素都是稳定的。
这种方法较好地解决了具有PSF 形式、PPF 形式和三角结构的非线性系统的鲁棒自适应控制问题。
2.3 非线性系统自适应控制电力系统中的应用2.3.1 自适应励磁系统设计采用自适应控制理论和设计方法为电力系统设计各种自适应控制器，以保证系统的安全、稳定运行，成为电力工业的迫切需要。
现代大型发电机组的励磁系统必须具备以下功能：调节并保持机端电压和系统枢纽点电压恒定；提供振荡阻尼以保证系统的稳定性；调节无功功率的分配。
自适应控制理论的出现为励磁系统设计提供了新的方法和工具。
2.3.2 电力系统稳定器设计作为发电机励磁系统的辅助调节器，电力系统稳定器可以增加系统的电气阻尼，从而抑制由系统阻尼不足而导致的低频振荡，改善系统在受到扰动后的动态品质，提高电力系统静态稳定和相应的极限传输功率。
2.3.3 发电机调速器设计调速控制就是原动机的水/汽门控制，它的主要任务是：当系统中各机组的转速出现偏差时，通过调节原动机水/汽门的开度来改变原动机的输出功率，使原动机与发电机之间的力矩重新平衡，保持系统运行在额定频率附近。
现代大型汽轮机的调速控制已从传统的机械液压式转变为新型的电液式，调节速度更快，精度更高。
3 非线性系统在自行车机器人中的应用自行车机器人是一个非线性自然不稳定的系统，该系统具有静态不稳定、动态稳定的特点。
由于自行车机器人本身的本质非线性、强藕合等特点，以及其所具有的复杂的动力学特性，都使得自行车机器人的自稳定控制比较困难。
自行车机器人的动力学建模与控制问题成为了机器人学领域的研究难点之一。
3.1 自行车机器人非线性系统建模与控制单独依靠对自行车车把的控制作用能够使自行车保持平衡。
本章首先建立自行车机器人的5150动力学模型；然后对该模型进行近似线性化，基于现代控制理论为其设计了控制器。
并将仿射非线性系统的反馈线性化理论应用到自行车机器人非线性动力学系统的控制中去；基于中心流形定理镇定了这个具有非最小相位零动态的系统,为其设计了第期等：11控制器。
在镇定该非线性系统零动态的基础上，为系统设计了模糊滑模控制器。
3.2 自行车机器人5150非线性系统的镇定对于具有非最小相位仿射非线性系统镇定的研究,目前还不太多。
不稳定零动态系统的特点，并指出了不稳定零动态系统与不稳定模态的区别，不稳定零动态具有不变性，而不稳定模态具有可镇定性。
由于不稳定零动态系统的特点是具有具有不稳定模态，所以可以通过镇定不稳定零动态系统的不稳定模态来达到不稳定零动态系统的镇定的目的。
若使用多变量非线性系统中的伪线性化方法，为具有非最小相位特性的系统设计了控制率，从而实现了对于该非线性系统的状态反馈线性化。
并在此基础上为其设计了复合控制策略，从而达到增强系统对于参数变化的鲁棒性。
3.3 自行车机器人非线性系统的模糊滑模控制为了能够减小滑模控制器抖振、又能够使得系统有较快的响应时间，设计了一个单输入单输出的模糊控制器。
模糊控制器应该起到这样的作用：当系统处于滑动面上时，采用较小的趋近率，甚至只使用等效控制率作为系统控制率。
当系统处于滑动面附近邻域的时候，根据其距离滑动面的程度采用大小不同的系数k。
从而起到既使得系统能够较快的进入滑动模态，又使得系统能够有效的减小抖振的作用。
4 非线性系统在倒立摆稳摆中的应用倒立摆系统是当前控制领域研究的一个热点，它是一个典型的多变量、非线性、强耦合的绝对不稳定系统。
对倒立摆系统的研究不仅具有很重要的理论意义，而且在很多实际控制中也有指导性的现实意义，如卫星姿态控制、机器人行走姿态控制、飞行器姿态控制等。
4.1 倒立摆的非线性系统建模作为一个复杂的非线性多变量不稳定系统，建立倒立摆的精确数学模型的难度很高。
一种常用的建模方法是机理分析建模，通常采用牛顿力学方法或拉格朗日方法，忽略各种原因引起的摩擦阻力、空气阻力后，倒立摆系统可被抽象为刚体运动系统，系统的动力学方程通过建立惯性坐标系后应用经典力学理论建立方程并求解得到，这种模型是倒立摆系统的近似线性化模型。
摆杆角度在大于8°时，倒立摆呈现出较明显的非线性特点,实际控制时，由于摩擦阻力或者模型不精确或外部扰动等原因，摆杆角度往往超过10°，剧烈抖动时甚至超过20°，实质上倒立摆系统是一个非线性系统。
基于机理分析建立的倒立摆模型实质上是线性化近似模型，摆杆角度较大时不能反映系统的非线性特性，需要采用更好方式来建模，本文采用辨识实验建模来建立倒立摆系统的非线性系统模型。
4.2 非线性系统激励信号的选择按照系统辨识的原则，作为激励的输入信号必须满足以下要求:方便产生、持续激励、不影响系统正常工作的、能得到最大的辨识信息。
