该篇论文详细介绍了一种自行研制的二轮小车倒立摆系统以及对这种倒立摆的多种方式的控制,并对系统的设计和控制方法进行了相应的比较、分析和总结.全篇论文一共包含六个部分,从六个方面阐述了二轮小车倒立摆系统设计、加工、控制、分析的全过程的.首先引言部分说明了设计这种二轮小车倒立摆系统的动机和目的,对这种二轮小车倒立摆系统的特性加以分析、介绍,并给出我们所希望达到的结果.然后从四个方面分别是机电系统、DSP控制板、软件系统、数学模型建立对整个二轮小车倒立摆系统的设计内容进行了具体仔细的介绍.在阐述二轮小车倒立摆的机电系统这一部分中,它包含构建小车倒立摆的基本部件.它包括机械部分、信号采集系统、直流力矩电机、DSP控制器和电源五个部分,对于机械设计部分我们给出了设计的图纸和关键部件的主要尺寸.对于所用电子设备部分我们给出了元器件的型号、用途和主要的技术参数.对于二轮小车倒立摆的DSP控制板,从设计原则和设计过程两方面介绍了二轮小车倒立摆的DSP控制板的开发.在给出设计内容之前,对开发软件PROTEL99进行了简要的概述.在DSP控制板的设计内容中,我们根据所实现的功能将DSP控制板划分成五个模块(DSP最小系统及JTAG接口模块、电机驱动模块、采样模块、电压转换模块、滤波和信号整形模块)来加以说明.在介绍各个模块时,还给出了每个模块的设计原理和主要器件的性能参数.在所构建的硬件基础上,我们从理论和实践两个方面介绍了软件系统的设计.首先对开发平台CC2000的功能加以说明,再给出软件系统的流程图,并对软件部分各个程序模块所实现的功能和作用进行详细的描述,尤其是对陀螺仪输出信号的进行数字滤波的程序模块,从设计原理、参数确定、滤波仿真、结果分析等几个方面加以详尽描述.之后针对二轮小车倒立摆系统,选用牛顿力学分析的方法进行受力分析,再建立二轮小车倒立摆系统的动态数学模型,并且给出在平衡点附近领域线性化后的状态空间方程和传递函数,然后又进行了离散化处理,建立离散数学模型,并运用控制理论对系统的控制性能进行了相关分析,提出了二轮小车倒立摆系统的控制策略:闭环极点配置和LQR控制,并且对控制策略进行了分析,计算了相应的控制器参数.然后运用Matlab软件对上述两种控制策略分别进行了仿真,并对仿真结果进行分析、比较.之后对二轮小车倒立摆系统进行了实际控制,结合控制结果,对控制器的选择和参数的选择做出了最终的选择.该文最后对二轮小车倒立摆系统的构建和控制进行了简要的总结,对整个系统的开发及性能做出评价,指出了二轮小车倒立摆系统的成功之处和尚待改进的部分,然后提出了进一步的研究内容.