倒立摆系统具有非线性、强耦合、多变量和自然不稳定等特性,反映了共程系统中的许多典型问题,是控制领域算法研究的典型平台。本文选用拉格朗日方法对平面二级倒立摆建模,并在系统的动态平衡位置进行线性化处理,得到了倒立摆的六阶线性系统模型。由于系统阶次过高会导致控制器设计难度增大,为简化控制算法的研究,需要对高阶次、强耦合的倒立摆系统进行降维解耦处理。本文基于信息融合的思想,采用基于线性二次型性能指标最优的状态反馈矩阵作为融合函数,经过大量寻优实验得到最为满意的融合矩阵K,由此将复杂的多输入控制系统简化为E、EC两个方向解耦的多变量线性化系统,简化了控制器的设计难度。灰色理论以“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象,本文主要通过倒立摆系统“部分”已知的信息提取有价值的数据,实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监控。模糊控制以模糊集合为基础,总结系统运行和人工操作规律,形成语言型控制规则,不必对系统进行复杂的数学分析。本文采用模糊控制对倒立摆系统的二维输入——[e,ec]进行模糊处理,通过设计合适的规则库,实现了倒立摆系统的稳定性控制。云模型以语言值来表示某个定性概念与其定量之间不确定性的转换模型,达到反应自然世界中概念的不确定性的目的。本文根据随机理论和模糊集合理论给出了倒立摆控制系统的定性解释。控制结果表明,该方法能够反映倒立摆系统中的模糊性与随机性之间的关联,构成了定量与定性之间的映射。本文最后通过仿真验证以上控制算法,实验结果表明,所研究算法不仅能够达到使倒立摆系统稳定性的控制目的,而且具有较好的动态特性和较强的鲁棒性。这对其他具有非线性、不确定性和强耦合特性系统的控制算法研究具有一定的借鉴价值。