实验一atm系统建模

实验一atm系统建模（精选5篇）

实验一atm系统建模 第1篇

实验一

ATM系统建模

1.1实验目的

1、掌握软件体系结构建模的概念及4+1视图模型

2、熟悉Rational Rose 2003或 Microsoft Office Visio的使用方法

3、掌握利用UML进行软件体系结构的相应视图设计 4、4课时（6分），第10周交

1.2实验要求

使用Rational Rose 2003 或 Microsoft Office Visio进行ATM系统软件体系结构的建模设计,包括静态建模和动态建模,要求完成ATM机系统的用例图、类图、顺序图、协作图、系统状态图、系统活动图、系统构件图和系统部署图的设计。

1.3实验原理及内容

统一建模语言UML是一个通用的可视化建模语言，基于主流的软件开发方法和开发经验，明确定义了建模的语法和语义，可用来作为软件体系结构建模的辅助设计工具。UML所提供的静态和动态建模机制可用来实现软件体系结构的4+1视图模型，即辅助设计逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和场景视图。

本次实验要求使用Rational Rose 2003或 Microsoft Office Visio完成ATM自动取款机系统的用例图、类图、顺序图、协作图、系统状态图、系统活动图、系统构件图和系统部署图的设计。

1.4实验软硬件环境

硬件：IBM PC机

软件：Windows 2000 Server, Rational Rose 2003或 Microsoft Office Visio

1.5实验步骤和方法

1.5.1 ATM系统场景视图设计

图1 ATM系统用例图

1.5.2 设计ATM的系统逻辑视图

绘制图2,并设计ATM系统逻辑视图中的类图,要求至少包括以下类： CardReader，ATMScreen，Account，CashDispenser.图2 逻辑视图之对象图

图3 对象图

1.5.3 设计ATM系统的进程视图

图4 ATM系统状态图

图5 活动图

ATM系统存款业务顺序图

图6 存款顺序图

ATM系统取款协作图

图7 ATM取款协作图

1.5.4 ATM系统的开发视图设计

图8 ATM系统组件图

1.5.5 ATM系统物理视图设计

图9 ATM系统部署图

1.6实验预习要求

ATM自动取款机系统的体系结构分析思考

Rational Rose 2003或 Microsoft Office Visio软件的使用

1.7思考题

从系统管理和维护者的角度如何设计ATM系统的各个场景视图。

1.8评分标准

要求独立完成上述给出的ATM系统的9个设计图，占70%，布局合理美观占30%。

1.9实验报告

实验一atm系统建模 第2篇

（2010 / 2011 学年 第 2学期）

题 目：

基于UML的ATM自动

柜员机系统

专

业：

成员：

指

导

教

师：

基于UML的ATM自动柜员机系统建模报告

一、需求分析

（1）功能需求：

1.登陆：客户通过输入正确的登陆密码即可登陆ATM。

2.取款：允许客户取出自己账户中的现金。3.客户存款：允许客户把现金存入自己账户。4客户查询余额：允许客户查询自己的账户余额。

5客户转账：允许客户将自己账户中的金额转移至另一账户。6客户更改密码：允许客户修改自己的登录密码。

（2）系统操作要求：

1．要求用户每次取款数额为50的整数倍；

2．要求用户一次取款数额不得大于1000元； 3．要求用户一天取款数额不得超过5000元； 4．要求用户每次取款数额不得大于账户余额； 5．要求用户设置的登录密码为6位。

（3）系统性能要求：

1．要求反应时间不得大于10秒钟； 2． 系统设计目标：

ATM自动取款机可以提供24小时不间断服务，操作简单，可以很方便为用户提供取款、转账/汇款、查询账户余额等服务。

（4）实现手段：

使用ASP.NET进行界面设计，建立一个数据库保存客户的账户信息，使用C#语言功能函数并对数据库中的账户信息进行操作。

二、总体设计

本系统总共分为登陆、查询、存款、取款、转账、修改密码等6个功能模块。

1.登录模块：登陆模块使用字符匹配算法，要求用户在输入账号之后输入登陆密码，只有输入正确的密码才能登陆自己的账户。否则提示密码错误。

2.查询模块：用户输入正确的密码后就可登陆自己的账户并接受服务。查询功能允许用户查得自己账户上的余额信息。

3.存款模块：允许客户向自己的账户中存入现金。

4.取款模块：允许客户从账户中取走现金，要求取出的金额不能大于所剩余款，否则提示余额不足。

5.转账模块：允许客户将自己账户中的金额转移至另一账户。要求所转的金额不能多于所剩余款，否则提示余额不足。

6.修改密码模块：允许用户修改自己的登陆密码，密码仍然是6位数的，修改之后，下次登陆就应该用新密码。

三、详细设计 用例图：

类图：

客户取钱的协作图：

其他功能的协作图与此类似。

账目类的状态图：

ATM系统的部署图：

四、测试报告 我们在客户数据库中建立四个账户，如下：

其中四个属性分别是客户名、账号、密码、账户余额。打开网页，进入初始页面：

若选择取回磁卡，显示如下：

1.登录功能测试

我们选择继续以进行测试，单击测试进入如下页面：

若输入不存在的账号，则出现提示：

现在我们输入正确的账号，这里以08060112为例：

单击确认，系统将提示客户输入密码，正确的密码是“123456”，我们输入“333333”以进行测试，系统提示密码错误：

我们输入正确的密码“123456”，单击确认，则进入交易界面：

2.查询功能测试

单击查询，显示如下

与数据库表中的number值比较可得，结果正确。3.取款功能测试

选择返回，回到主菜单，单击取款，系统提示客户输入取款金额：

我们输入300单击确认，显示如下

单击确定回到主菜单，单击查询，显示如下：

余额为700，说明取款成功，取款功能顺利实现。4.转账功能测试

单击返回，回到主菜单，单击转账，系统提示用户输入转入账号，我们以转入08060119为例：

单击确认，系统提示转账金额，我们输入300：

单击确认，提示转账成功：

单击确定回到主菜单，这时我们单击查询08060112的余额：

结果正确，我们再通过数据库查询08060119的余额，打开表格，右击，执行，显示如下：

结果也正确，说明转账功能也已顺利实现。5.存款功能测试

单击返回回到主菜单，单击“存款”，我们通过输入数值来模拟放入现金：

单击确认，系统提示操作成功：

单击“确定”回到主菜单，单击查询，显示如下：

结果正确。

6.修改密码功能测试

单击返回回到主菜单，单击“修改密码”，系统提示如下：

我们将密码修改为“555555”，输入“555555”后，提示操作成功：

单击确定就回到主菜单。这时我们取回磁卡重新登录以测试密码是否已经修改。依旧输入卡号08060112，单击确认，输入旧密码“123456”，提示密码错误：

单击确定，重新输入新密码“555555”，单击确认，则可顺利登录到主菜单

可见，密码已经修改成功，另一方面，我们查看数据库中的数据，右击，执行，显示如下：

可以看到账户08060112的password属性已经变为“555555”，因此，修改密码功能也能顺利实现。至此，ATM系统的六大功能都已通过测试并正确无误。

五、总结

通过这次UML建模的学习，我们学会了很多知识。之前我对UML建模一无所知，但现在我已学会了一些UML建模的基本知识，并学会了建立一些简单的模型。

虽然只有短短的几个礼拜，但收获却是很大的。首先是分析问题的能力，刚拿到这个题，总觉得无从下手，不知道题目到底要我们做什么，心里只是干着急，不知道该干嘛。经过一周的迷茫，我们开始静下心来，分析题目，找参考书，尝试性地进行编程。到第三周，我们终于做出了一个成果并且编译没有错误。之后就是尝试运行，运行的过程中出现很多问题。比如转账，修改密码等，但经过我们细心的测试、排查，还是找到了错误的原因并进行了纠正。因此，我们的查错改错的能力也得到了提高。最重要的是，我们通过这次实习学会了互相合作，俗话说“三个臭皮匠顶个诸葛亮”，也许我们单独做很难完成这个程序。但是只要我们团结一致就没有克服不了的困难。这次实习在我们的大学生活乃至整个人生中都有着非常重要的意义，是一笔不小的财富，难忘的经历。我们会以此为基础走好人生的每一步。

实验一atm系统建模 第3篇

关键词：生产系统、建模与仿真、工业工程、Flexsim

【中图分类号】G642.3

1.引言

在项目前期规划、投资平衡分析、生产物流控制、资源分配、作业排序等生产制造领域，计算机仿真发挥了巨大作用，通过建立生产系统模型，采用计算机仿真软件模拟出真实生产运行状态和时间变化规律，对真实生产系统的性能和实际参数进行估计和判断，进而反映出系统运行本质规律，做出建立或改进系统的决策[1-3]。《生产系统建模与仿真》课程是《工业工程》、《系统工程》学科的专业课程，在课程设置上起着连接《基础工业工程学》、《系统工程》、《物流工程》、《现代制造工程》、《仓储规划与设计》等课程的桥梁与纽带作用，因此更强调建模理论与仿真软件的应用。因此，如何结合机械类工业工程专业特点，探索《生产系统建模与仿真》的教学实践和教学方法是一个很有意义的课题。

本文分析了《生产系统建模与仿真》课程建设现状，结合重庆理工大学工业工程专业学生实际特点，提出面向实验和应用的《生产系统建模与仿真》课程教学的改革方法，以制造业生产和物流主要研究对象，探讨了教学改革的措施与教学方法。

2.《生产系统建模与仿真》课程教材及现状

生产系统的多样性和复杂性，使其很难通过建立物理模型或采用实验的方法对其进行检验和评价，因此，借助软件和计算机技术模拟生产系统环境可节约成本，对未知情况进行提前预测。我国大学《生产系统建模与仿真》课程授课对象主体分为两类：一类是机械类工业工程专业学生，一类是管理类专业学生。普遍采用的教材有孙小明：《生产系统建模与仿真》，上海交通大学出版社；张晓萍主编：《物流系统仿真原理与应用》，中国物质出版社；苏春：《制造系统建模与仿真》，机械工业出版社；王亚超、马汉武主编：《生产物流系统建模与仿真》，科学出版社；王道平、张学龙主编：现代物流仿真技术，北京大学出版社。重庆理工大学工业工程系采用教材为王亚超、马汉武主编的《生产物流系统建模与仿真》，其它为参考资料。该教材上篇主讲系统仿真理论，下篇主讲基于Witness系统建模与仿真实例分析[4]。借助工业工程系正版Witness软件，该课程对学生了解生产计划、物流运行情况有很直观的认识。但该教材也存在明显的缺点。

3.教学改革措施及方法

通过与学生沟通、调研和实践，认为《生产系统建模与仿真》课程可从优化教学内容，加强实验环节、以应用为导向、举一反三，建立以培养知识 （Knowledge）、能力（Ability）、素质（Quality）三位一体的高级应用型专门人才为目标的开放性教学系统等几个方面开展教学改革。

（1）优化教学内容

根据学时设置不同，将授课理论内容重点集中在生产系统、离散事件系统仿真、加工系统、排队系统、系统仿真的概率统计知识等方面。理论教学主要采用讲授和课堂讨论相结合的方式，通过课堂报告和课程论文检验理论教学效果。另一方面，教师结合企业生产实际设计案例，供学生学习和体会。在实验仿真中，教师主要采用引导式教学，启发学生根据约束条件设计系统模型，然后进行仿真，提出改进措施。

（2）加强实验环节、以应用为导向、举一反三

针对本科学生就业实际和知识结果，重点加强实践环节，并应用为导向来设计生产系统仿真模型和案例，仿真模型为工程实际项目或案例，加深理解理论教学知识点，掌握一门系统仿真应用软件。为此，工业工程系在2011年新修订的教学大纲中，增加了实验环节课时量，之前实验课时为8学时，现在增加到16个学时，突出了实验的作用。另外在实验过程中，设计实际生产和制造情境，以应用为导向，将模型举一反三。

（3） 建立以培养知识、能力、素质三位一体的高级应用型专门人才为目标的开放性教学系统

深化教学改革人才培养模式，要根据社会需要和专业自身特点设计人才培养目标。重庆理工大学工业工程专业于2003年开办，结合机械类和理工科大学的特点，工业工程专业人才培养目标可定位为知识（Knowledge）、能力（Ability）、素质（Quality）三位一体的高级应用型人才（KAQ），该人才培养模式的组织样式和运行方式如图2所示[5]。

图2 KAQ人才培养模式路径演化图

基于工业工程KAQ人才培养模式，在《生产系统建模与仿真》课程的教学活动中应拓展相关知识，进行其他各种教育活动，注重知识传授的综合性和拓展性。因此，在教学中强调生产系统建模知识能更广泛的涵盖专业技术、物流、经济管理等领域，实现以基础知识为前提、专业理论为支撑，综合知识为辅助的知识体系，并把该课程教学资料和实验视频上网，建立一套开放教学系统。在能力整合方面强调举一反三、灵活贯通，能根据同一模型针对不同的案例进行整体设计和优化。在素质教育方面，强调能综合利用建模与仿真知识实现专业拓展，打破现有固有成规，利用所学知识完成创造性建模工作和技术发明。

4.结论

《生产系统建模与仿真》涉及计算机、制造系统、数学建模等多方面的理论和知识，具有多学科、多系统相互关联的理论体系。本文分析了重庆理工大学工业工程系《生产系统建模与仿真》课程教学内容，提出了面向实验和应用的教学体系改革思路，以加强实验环节，应用导向，培养KAQ三位一体应用性人才为驱动目标，优化教学内容、结构，锻炼学生实际动手能力，不断激发学生创新意识，最终提升学生的知识水平和综合素质。

参考文献：

[1] 谢美华，严奉霞. 系统科学专业《系统建模与参数估计》课程教学改革[J]. 高等教育研究学报，2010，33（4）：107-109.

[2] 刘兴堂，刘力，宋坤，等. 对复杂系统建模与仿真的几点重要思考[J]. 系统仿真学报，2007，19（13）：3073-3075，3104.

[3] 曹星平，邱晓刚，黄柯棣. 建模与仿真确认框架[J]. 系统仿真学报，2005，17（1）：252-254.

[4] 王亚超，马汉武，陈友玲等. 生产物流系统建模与仿真[M]. 科学出版社，2010，8.

实验一atm系统建模 第4篇

实验报告（2）

四旋翼飞行器仿真

2012

1实验内容

基于Simulink建立四旋翼飞行器的悬停控制回路，实现飞行器的悬停控制；

建立UI界面，能够输入参数并绘制运动轨迹；

基于VR

Toolbox建立3D动画场景，能够模拟飞行器的运动轨迹。

2实验目的通过在Matlab

环境中对四旋翼飞行器进行系统建模，使掌握以下内容：

四旋翼飞行器的建模和控制方法

在Matlab下快速建立虚拟可视化环境的方法。

3实验器材

硬件：PC机。

工具软件：操作系统：Windows系列；软件工具：MATLAB及simulink。

4实验原理

4.1四旋翼飞行器

四旋翼飞行器通过四个螺旋桨产生的升力实现飞行，原理与直升机类似。

四个旋翼位于一个几何对称的十字支架前，后，左，右四端，如图

所示。旋翼由电机控制；整个飞行器依靠改变每个电机的转速来实现飞行姿态控制。

图1四旋翼飞行器旋转方向示意图

在图

中，前端旋翼

和后端旋翼

逆时针旋转，而左端旋翼

和右端的旋翼

顺时针旋转，以平衡旋翼旋转所产生的反扭转矩。

由此可知，悬停时，四只旋翼的转速应该相等，以相互抵消反扭力矩；同时等量地增大或减小四只旋翼的转速，会引起上升或下降运动；增大某一只旋翼的转速，同时等量地减小同组另一只旋翼的转速，则产生俯仰、横滚运动；增大某一组旋翼的转速，同时等量减小另一组旋翼的转速，将产生偏航运动。

4.2建模分析

四旋翼飞行器受力分析,如图

所示

图2四旋翼飞行器受力分析示意图

旋翼机体所受外力和力矩为：

重力mg,机体受到重力沿方向；

四个旋翼旋转所产生的升力

(i=

1,2,3,4)，旋翼升力沿方向；

旋翼旋转会产生扭转力矩

(i=

1,2,3,4)。垂直于叶片的旋翼平面，与旋转矢量相反。

力模型为：，旋翼通过螺旋桨产生升力。是电机转动力系数，可取，为电机转速。旋翼旋转产生旋转力矩Mi(i=1,2,3,4)，力矩Mi的旋向依据右手定则确定。力矩模型为，其中是电机转动力系数，可取为电机转速。当给定期望转速后，电机的实际转速需要经过一段时间才能达到。实际转速与期望转速之间的关系为一阶延迟：响应延迟时间可取0.05s(即)。期望转速则需要限制在电机的最小转速和最大转速之间，范围可分取[1200rpm，7800rpm]。

飞行器受到外界力和力矩的作用，形成线运动和角运动。线运动由合外力引起，符合牛顿第二定律：

r为飞机的位置矢量。

角运动由合力矩引起。四旋翼飞行器所受力矩来源于两个方面：1）旋翼升力作用于质心产生的力矩；2）旋翼旋转产生的扭转力矩。角运动方程如下式所示。其中，L

为旋翼中心建立飞行器质心的距离，I

为惯量矩阵。

4.3控制回路设计

控制回路包括内外两层。外回路由Position

Control

模块实现。输入为位置误差，输出为期望的滚转、俯仰和偏航角。内回路由Attitude

Control

模块实现，输入为期望姿态角，输出为期望转速。Motor

Dynamics

模块模拟电机特性，输入为期望转速，输出为力和力矩。Rigid

Body

Dynamics

是被控对象，模拟四旋翼飞行器的运动特性。

图3包含内外两个控制回路的控制结构

（1）内回路：姿态控制回路

对四旋翼飞行器，我们唯一可用的控制手段就是四个旋翼的转速。因此，这里首先对转速产生的作用进行分析。假设我们希望旋翼1的转速达到，那么它的效果可分解成以下几个分量：

：使飞行器保持悬停的转速分量；

：除悬停所需之外，产生沿ZB轴的净力；

：使飞行器负向偏转的转速分量；

：使飞行器正向偏航的转速分量；

因此，可以将期望转速写成几个分量的线性组合：

其它几个旋翼也可进行类似分析，最终得到：

在悬浮状态下，四个旋翼共同的升力应抵消重力，因此：

此时，可以把旋翼角速度分成几个部分分别控制，通过“比例-微分”控制律建立如下公式：

综合以上三式可得到期望姿态角-期望转速之间的关系，即内回路。

外回路：位置控制回路

外回路采用以下控制方式：通过位置偏差计算控制信号（加速度）；建立控制信号与姿态角之间的几何关系；得到期望姿态角，作为内回路的输入。期望位置记为。可通过PID

控制器计算控制信号：

是目标悬停位置是我们的目标悬停位置(i=1,2,3)，是期望加速度，即控制信号。注意：悬停状态下线速度和加速度均为0，即。

通过俯仰角和滚转角控制飞行器在XW和YW平面上的运动，通过控制偏航角，通过控制飞行器在ZB轴上的运动。可得：

根据上式可按照以下原则进行线性化：

（1）将俯仰角、滚转角的变化作为小扰动分量，有，，（2）偏航角不变，有，其中初始偏航角，为期望偏航角（3）在悬停的稳态附近，有

根据以上原则线性化后，可得到控制信号（期望加速度）与期望姿态角之间的关系：

则内回路的输入为：

5实验步骤与结果

（1）

根据控制回路的结构建立simulink模型；

（2）

为了便于对控制回路进行参数调整，利用Matlab软件为四旋翼飞行器创建GUI参数界面；

（3）

利用Matlab的VR

Toolbox建立四旋翼飞行器的动画场景

（4）

根据系统的结构框图，搭建Simulink模块以实现模拟飞行器在指定位置的悬停。使用默认数据，此时xdes=3，ydes=4，zdes=5，开始仿真，可以得到运动轨迹x、y、z的响应函数，同时可以得到在xyz坐标中的空间运动轨迹。然后点击GUI中的VR按钮使simulink的工作空间中载入系统仿真所需的参数，把x、y、z的运动轨迹和Roll，Pitch，Yaw输入至VR中的模拟飞行器中，观察飞行器的运动轨迹和运动姿态，然后再使用一组新的参数xdes=-8，ydes=3，zdes=6进行四旋翼飞行器运动进行仿真模拟，可以看出仿真结果和动画场景相吻合。

6实验总结与心得

此次MATLAB实验综合了SIMULINK、GUI和VR场景等多个部分，对四旋翼飞行器运动进行了仿真模拟。由仿真结果可以看出，四旋翼飞行器最终位置达到了期望给定的位置，三个方向的响应曲线最终平稳，对应飞行器悬停在期望位置，达到了控制要求。

本次试验收获很多，学习到了很多知识，首先是熟悉了SIMULINK由简至繁搭建系统的过程，学习了利用VR建立虚拟模型，并在SIMULINK中连接。其次是熟悉了MATLAB

实验一atm系统建模 第5篇

关键词：一阶模型 机器人 仿真

中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0068-01

系统仿真是根据被研究的真实系统的数学模型研究系统性能的一门学科，现在尤指利用计算机去研究数学模型行为的方法。计算机仿真的基本内容包括系统、模型、算法、计算机程序设计与仿真结果显示、分析与验证等环节。本文选用NI提供的NI Simulation Module软件模块构建机器人实时系统仿真，实时对数据进行采集，使得不需要编写任何程序直接把控制模型的输出信号引出作用在真实系统。

1 近似模型—倒立摆系统

倒立摆系统的控制问题一直是自动控制理论研究中的一个典型问题。控制的目标是通过给机器人底座施加一个力u（控制量），使机器人停留在预定的位置，并使竖起的支杆不倒下，即不超过一个预定好的垂直偏离角范围。该次设计使用的倒立摆硬件是固高公司生产的GIP-100-L一阶倒立摆系统。

其中，计算机与运动控制卡的部分采用了NI的PXI控制器及其运动控制卡系统，即固高上层运动控制部分被替换为NI的运动控制产品，下层系统不变。整个系统包括计算机、运动控制卡、伺服机构、倒立摆本体和光电码盘几大部分，组成了一个闭环系统。光电码盘1将机器人的位移、速度信号反馈给伺服驱动器和运动控制卡，摆杆的位置、速度信号由光电码盘2反馈回运动控制卡。

在该文中，将应用牛顿一欧拉法对倒立摆进行数学建模。得到一阶倒立摆动力学非线性方程组后，在=0附近对以上方程组进行线性化处理，其中，可以得到式（1）：

2 倒立摆非线性系统数学模型建立

非线性是指不具有线性叠加的性质，在现实系统中，大多数系统都是非线性的，NI的Simulation Module工具套件除了本身提供的非线性工具（比如过冲、摩擦、死区、量化、延迟、变化率限制等非线性模型）之外，还可以通过NI的公式节点来编辑非线性数学模型，得到系统的非线性微分方程表示，比如三角函数、指数函数、幂函数等等。

根据NI建议的，本次设计倒立摆的线性模型采用Simulation 自带的自控理论函数仿真，采用公式节点辅助Simulation Module提供的標准积分器来实现。根据公式（1）的倒立摆非线性系统模型，采用公式节点辅助标准积分器实现。

其中M表示机器人质量，m表示倒立摆摆杆质量，g表示重力加速度，L表示摆杆杆长，u表示控制力大小，b表示滑动摩擦系数，f表示转动摩擦系数，J表示摆杆转动惯量。dda表示角度相对于时间的二阶导数，da是角度的一阶导数，a表示角度，ddx表示位移相对于时间的二阶导数（即加速度），dx表示位移相对于时间的一阶倒数（即速度），x表示机器人的位移。其中a、da、x、dx为非线性系统类似于自控理论中状态空间表示的状态变量，u表示系统输入，并且对于上述的四个状态，系统的初始值可以设定。

以上就是直接采用倒立摆非线性微分方程所建立数学模型的仿真，通过仿真发现，采用非线性模型对系统仿真更接近于系统的真实特性，如果采用线性模型（即对倒立摆模型线性化后所使用的状态空间表示方程），系统将完全看不出在平衡位置震荡的曲线。

3 机器人建模仿真

目前大部分仿真系统内只提供线性控制器，所得到的分析曲线也是在倒立摆为线性的情况下的结果，所以并不能比较真实全面地表现该控制器对真实系统（非线性系统）作用时倒立摆真正的表现，使用了NI Simulation Module就可以把所设计的线性控制器直接对非线性被控对象进行仿真，用于观测结果。

对于机器人伺服系统控制器为五个输入，一个输出，五个输入分别表示倒立摆对象的四个状态（即角度、角速度、位移、速度）和位移参考输入，输出为控制器对倒立摆机器人所施加的力，把此控制器用于系统仿真，必先得到该控制器的离散LTI模型。

上式就是控制器状态空间LTI模型，该模型的输出显示在程序框图左侧中间的部分，在左侧底部，该控制器模型被保存为文件，用于在本章仿真中直接从文件中调出，仿真使用。从该模型中明确看出，v（k）表示积分状态，x（k）为被控对象输入的四个状态和委员参考输入，y为控制器的输出，其中被设计的参数、分别显示在输出方程中。

w仿真结果的两个控制开关分别表示了所用的控制器类型以及被控对象倒立摆线性、非线性模型。其中右边曲线表示在t=0时参考输入为-1.4，在t=3时参考输入为0.0052时的响应曲线，其中红色曲线表示倒立摆摆杆角度，蓝色曲线表示机器人位置，可见对于本文所设计控制器应用于非线性被控对象还是完全可以达到预期目地的。但是，由于所设计的控制器是在被控对象为线性近似的情况下完成的，当参考输入的变化量突然变大时，系统将发生不稳定。由此可见，现代控制理论的设计思想用于实际情况还是具有一定得局限性的。从仿真结果来看，大约参考输入突然变化2以上时，系统将发生崩溃。

4 结语

本次设计的主要任务即是控制系统设计，对系统进行数学建模，通过真实信号的激励、响应，对模型进行修正。之后选择控制器结构并获取相应的参数，并对控制系的性能进行分析。本文完成了大部分的控制系统开发工作，但是仍有部分工作还在研究阶段，该文只是整个开发过程中一个阶段性总结，以希望科研继往开来。

参考文献

[1]孙灵芳，孔辉，刘长国，等.倒立摆系统及研究现状[J].机床与液压，2012（7）.

[2]杨世勇，徐莉苹，王培进.单级倒立摆的PID控制研究[J].控制工程，2012（S1）.