一、倒立擺系統的研究目的和意義
倒立擺控制系統（InvertedPendulumSystem簡稱IPS）是一個復雜的、不穩定的、非線性系統，是進行控制理論教學及開展各種控制實驗的理想實驗平台。倒立擺的典型性在於：作為被控對象，它是一個高階次、不穩定、多變量、非線性、強耦合的復雜被控系統，可以有效地反應出控制中的許多問題。
對倒立擺系統的研究能有效的反映控制中的許多典型問題：如非線性問題、魯棒性問題、鎮定問題、隨動問題以及跟蹤問題等。通過對倒立擺的控制，用來檢驗新的控制方法是否有較強的處理非線性和不穩定性問題的能力。同時，其控制方法在軍工、航天、機器人和一般工業過程領域中都有着廣泛的用途，如機器人行走過程中的平衡控制、火箭發射中的垂直度控制和衛星飛行中的姿態控制等。
倒立擺的種類有很多，接其澎式可分為：懸掛式倒立擺、旋轉式倒立擺、環形倒立擺和平面倒立擺；按級數可分為：一級、二級、三級、四級、多級等；接其運動軌道可分為：水平式、傾斜式；按控制電機 又可分為：單電機和多級電機。
研究倒立擺系統具有的挑戰意義不僅僅是由於級數的增加而產生的控制難度，並且由於他的本身所具有的復雜性、不穩定性以及非線性的特點進而不斷研究拓展的新的理論方法，以應用到新的控制對象中，提供更好的實驗理論和實驗平台。對於機器人的直立行走，航天飛行器的飛行平穩控制都具有非常大的意義，不斷進行理論與工業的實踐結合，推動科學技術的發展，更加廣泛的應用到經濟活動中。這對於航空航天技術的進步具有非常大的理論意義和實際意義，具有非常廣闊的研究前景。
二、直線型一階倒立擺原理
倒立擺系統大致可以分為控制器、運動平台、受控桿三部分。直線型一階倒立擺的控制器可以用計算機或者單片機實現，運動平台為直線型、受控桿為均勻質量鐵桿。受控桿與運動平台相連。
直線型一階倒立擺受控過程如下：
狀態一:系統處於自然穩定狀態即受控桿自然下垂、運動平台速度為零、控制器未工作。
狀態二:控制器工作，驅動運動平台運動，在慣性作用下，受控桿擺動。稱為起擺狀態。具體的解決控制方法有能量起擺
狀態三:受控桿穩定控制，當受控桿上升到模型預計的小角度范圍時，啟動該控制算法。
狀態四:受控桿穩定。倒立擺從自然穩定狀態進入受控穩定狀態。
上述為倒立擺從自然穩定狀態轉移至受控穩定狀態的控制過程。當然，采用不同的控制算法，其控制表述可能不同，當其最終目的一致。
其它博文鏈接:直線型一階倒立擺2---建模
有需要直線型一階倒立擺的VREP仿真文件:可點擊