基于倒立摆这样一个典型的多变量、非线性、强耦合的实验平台,可以验证各种控制理论和控制方法的有效性。在明确被控对象运动模态及运动规律的基础上,可进行基于各种控制理论方面的控制器的设计,并实现对倒立摆的稳定控制,进而掌握控制系统设计的基本方法。本文主要采用了极点配置法、LQR、模糊控制、变结构控制、能量控制等方法进行控制器的设计。在实现稳定控制的原则下,分析控制算法的特点,并利用各算法优势解决实际应用中遇到的问题,如现代控制理论与模糊控制的结合,解决模糊控制“规则爆炸”问题;基于T-S模糊模型,将神经网络的自学习与LQR最优性能的特点融合,训练隶属函数和控制规则,克服了线性控制理论面对非线性系统控制时的瓶颈和复杂系统模糊规则提取难的问题;将线性控制方法与非线性控制相结合,实现变结构控制,提高对系统非线性的适应能力等。通过控制理论之间的融合,简化各种控制器设计与分析的的繁琐,拓宽了控制器的设计思路,同时改善了控制器的性能,为控制理论应用在实际控制系统中提供了方法和途径。通过倒立摆控制方法的研究,认识到每种控制方法都有各自的优势和使用范围,不同控制方法的结合同样是控制理论发展的表现。在控制系统的设计中,只有综合考虑系统的各方面性能,才能获得最优状态的控制器。