控制理论的发展,从经典控制理论、到现代控制理论、再到鲁棒控制理论,几乎贯穿了整个20世纪。对于相对简单且微小参数摄动的系统而言,经典控制理论和现代控制理论行之有效;但随着控制系统应用范围不断扩大,控制对象日益复杂,控制要求更为严格,以及系统与环境具有不确定性,经典控制理论和现代控制理论越来越难以满足控制科学发展的实际要求。这正是20世纪80年代鲁棒控制理论应运而生且飞速发展并被广泛应用的前提。 球杆系统这样一个非线性不稳定系统是为自动控制原理等基础控制课程教学实验设计的实验设备。在控制领域中,非线性不稳定系统的建模和控制器的设计有许多需要克服的难点问题,有必要首先在实验室中研究。但是绝大多数的不稳定系统都是非常危险的,因此成了实验室研究的主要障碍。而球杆系统正是解决这种矛盾的最好的实验工具,它简单、安全并且具备了非线性不稳定系统所具有的重要动态特性。 本文在对鲁棒控制理论深入研究的基础上,以球杆系统这个非线性不稳定系统为实际控制对象,建立其数学模型,用鲁棒控制理论中的几种不同算法——极点配置法、最优瞬态镇定法、最优鲁棒镇定法设计相应的控制器对球杆系统进行控制;并通过在Matlab的Simulink环境下对相应控制器控制下的球杆系统进行仿真实验从而检测闭环系统的控制性能;最后在上位机上实现其控制算法,取得了满意的控制效果。