本文以通过LABVIEW编程控制器实现一级环形倒立摆逆系统起摆实物实验为核心,针对环形倒立摆的自动摆起与稳定控制方法进行了研究。首先,利用拉格朗日方程建立一级、二级环形倒立摆数学模型并对其进行系统定性分析;其次,基于LQR控制方法完成环形倒立摆稳定控制仿真实验;然后,通过能量法起摆控制器实现一级环形倒立摆自动摆起实验。由于能量法起摆存在响应时间较长、多级能量不易控制等缺点,进而提出采用基于逆系统的起摆控制器;最后,通过LABVIEW编程软件实现基于逆系统控制策略的环形一级倒立摆控制实验,填补了国内逆系统控制策略在倒立摆实物实验应用上的空白。本文主要内容如下:1.在深入研究倒立摆系统结构,并广泛阅读国内外参考文献的基础上,采用拉格朗日建模法构建一级、二级环形倒立摆数学模型,并对环形倒立摆系统性能进行分析,证明环形倒立摆系统模型具有开环不稳定、可控、可观测的特点。构造LQR稳摆控制器,控制研究了环形一级、二级倒立摆系统在平衡点附近稳定性的。仿真和实验结果表明LQR控制器具有良好的控制效果,可实现倒立摆的稳摆控制。2.针对实物设备水平旋转杆存在死区,无法实现360°转动问题,提出了基于符号函数和饱和函数的能量法控制策略,完成了一级环形倒立摆自动摆起控制仿真实验。实验结果表明,本文提出的能量法起摆控制具有良好的控制效果,且最大限度的保障了设备安全使用。但是,基于能量的控制策略虽可实现倒立摆系统的自动摆起,但系统响应速度较慢,且不适于更高阶倒立摆系统。3.采用逆系统控制策略完成了环形一级倒立摆系统的自动摆起控制仿真实验,采用LABVIEW编程软件搭建倒立摆实物实验控制平台,实现了基于逆系统控制策略的环形一级倒立摆系统自动摆起与稳定控制实物实验。实验结果表明,逆系统控制策略具有响应速度快、稳定性高的优点。