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龙图腾网获悉南京邮电大学申请的专利倒立摆系统及其控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116300432B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310110900.0，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权倒立摆系统及其控制方法是由陈兴国;吕咏洲设计研发完成，并于2023-02-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本倒立摆系统及其控制方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种倒立摆系统及其控制方法，所述倒立摆系统的控制方法包括设置角度环和位置环，其中，角度环是正反馈，位置环为负反馈，闭环反馈输出当前时刻的PWM值给执行机构的电机，电机根据不同的PWM值进行转动；建立角度环，测量摆杆当前的角度值，并根据摆杆当前的角度值，控制旋转臂做相对运动，以使得摆杆保持竖立；建立位置环，对旋转臂设定期望位置，通过编码器得到旋转臂的当前位置，并弥补旋转臂的当前位置与期望位置的偏差；平衡角度环反馈的PWM值，使得摆杆保持动态竖立；平衡位置环反馈的PWM值，使得摆杆保持动态竖立。本发明在调节时间、超调量等方面具有很大改善，高效且具有较高的精度，能够对倒立摆进行稳定控制。

本发明授权倒立摆系统及其控制方法在权利要求书中公布了：1.一种倒立摆系统的控制方法，其特征在于，主要包括以下步骤： 步骤1、设置角度环和位置环，其中，角度环是正反馈，位置环为负反馈，闭环反馈输出当前时刻的PWM值给执行机构的电机，电机根据不同的PWM值进行转动； 步骤2、建立角度环，测量摆杆当前的角度值，并根据摆杆当前的角度值，控制旋转臂做相对运动，以使得摆杆保持竖立； 步骤3、建立位置环，对旋转臂设定期望位置，通过编码器得到旋转臂的当前位置，并弥补旋转臂的当前位置与期望位置的偏差； 步骤4、平衡角度环反馈的PWM值，使得摆杆保持动态竖立； 步骤5、平衡位置环反馈的PWM值，使得摆杆保持动态竖立； 所述步骤4具体包括以下步骤： 步骤41、将所述角度环的D值设为0，单独调节所述角度环的P值； 步骤42、设置状态空间S，对S的观测值s作特征处理得到，其中，是一个3维的特征向量，包括圆盘相对位置，竖杆的夹角，角度变化率，其中，圆盘相对位置由编码器测量得到，竖杆的夹角由角度传感器测量得到，角度变化率由公式得到，其中，响应时间设置为5ms； 步骤43、设置动作空间A，动作空间A是离散空间，0代表P值为-1，1代表P值为+1； 步骤44、设置奖励函数R； 步骤45、设置84000个初始状态，84000个初始状态均遵从一个分布，将作为起点进行7步轨迹采样，得到84000条轨迹： ， 其中，是根据是策略得到的，即，是采取后所转移到的新的状态，是采取后的所获得的奖励； 步骤46、构建包含5000条样本集的数据集；对中的每一个和的每一个可执行动作，都作12步轨迹采样，并重复7次，其中的一条轨迹形式为： ，， 其中，是根据是策略得到的，即，是采取后所转移到的状态，是采取后所获得的奖励，每条轨迹返回； 步骤47、对中的每一条的轨迹，都作： ， 其中，通过调用贝叶斯优化的方法来搜索； 步骤48、在数据集用构造数据集，对状态的每一个可执行的动作，得到状态-动作对的值函数，即，，构建数据集 ， 其中，作为分类的标签，作为特征输入，构建5000条； 步骤49、通过数据集，使用多分类回归方法，更新得到策略 k； 所述步骤5具体包括以下步骤： 步骤51、将所述位置环的D值设为0，单独调节所述位置环的P值； 步骤52、设置状态空间S，对S的观测值s作特征处理得到，其中，是一个3维的特征向量，包括圆盘相对位置，竖杆的夹角，角度变化率，其中，圆盘相对位置由编码器测量得到，竖杆的夹角由角度传感器测量得到，角度变化率由公式得到，其中，响应时间设置为5ms； 步骤53、设置动作空间A，动作空间A是离散空间，0代表P值为-1，1代表P值为+1； 步骤54、设置奖励函数R； 步骤55、设置84000个初始状态，84000个初始状态均遵从一个分布，将作为起点进行7步轨迹采样，得到84000条轨迹： ， 其中，是根据是策略得到的，即，是采取后所转移到的新的状态，是采取后的所获得的奖励； 步骤56、构建包含5000条样本集的数据集；对中的每一个和的每一个可执行动作，都作12步轨迹采样，并重复7次，其中的一条轨迹形式为： ，， 其中，是根据是策略得到的，即，是采取后所转移到的状态，是采取后所获得的奖励，每条轨迹返回； 步骤57、对中的每一条的轨迹，都作： ， 其中，通过调用贝叶斯优化的方法来搜索； 步骤58、在数据集用构造数据集，对状态的每一个可执行的动作，得到状态-动作对的值函数，即，，构建数据集 ， 其中，作为分类的标签，作为特征输入，构建5000条； 步骤59、通过数据集，使用多分类回归方法，更新得到策略 k； 步骤510、将所述位置环的P值设为0，单独调节所述位置环的D值； 步骤511、设置状态空间S，对S的观测值s作特征处理得到，其中，是一个3维的特征向量，包括圆盘相对位置，竖杆的夹角，角度变化率，其中，圆盘相对位置由编码器测量得到，竖杆的夹角由角度传感器测量得到，角度变化率由公式得到，其中，响应时间设置为5ms； 步骤512、设置动作空间A，动作空间A是离散空间，0代表D值为-1，1代表p值为+1； 步骤513、设置奖励函数R； 步骤514、重新设置84000个初始状态，84000个初始状态均遵从一个分布，将作为起点进行7步轨迹采样，得到84000条轨迹： ， 其中，是根据是策略得到的，即，是采取后所转移到的新的状态，是采取后的所获得的奖励； 步骤515、重新构建包含5000条样本集的数据集；对中的每一个和的每一个可执行动作，都作12步轨迹采样，并重复7次，其中的一条轨迹形式为： ，， 其中，是根据是策略得到的，即，是采取后所转移到的状态，是采取后所获得的奖励；每条轨迹返回； 步骤516、重新对中的每一条的轨迹，都作： ， 其中，通过调用贝叶斯优化的方法来搜索； 步骤517、重新在数据集用构造数据集，对状态的每一个可执行的动作，得到状态-动作对的值函数，即，，构建数据集 ， 其中，作为分类的标签，作为特征输入，构建5000条， 步骤518、通过数据集，使用多分类回归方法，更新得到策略 k。

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