倒立摆实验参加者 张皓楠

今天一早，我怀着既紧张又期待的心情走进实验室，参加为期一上午的倒立摆实验。这是我们自动控制课程的重要实践环节，而时间只有短短三个多小时，任务十分紧凑。

八点半准时开始，老师先用二十分钟讲解了实验目的和操作流程：通过搭建倒立摆系统，理解其不稳定性，并利用PID控制实现摆杆的平衡。我们六人一组，我与同桌迅速分工，我负责连接硬件与参数调试，他负责数据记录和上位机操作。

我们迅速动手，将直流电机、滑轨、小车、旋转编码器和摆杆一一组装。连接线路时，我格外小心，确保电机驱动线、编码器信号线和电源线一一对应，避免短路或信号干扰。通电前，我们反复检查接线，确认无误后才打开电源。电脑上的LabVIEW界面顺利读取到小车位置和摆杆角度的初始数据，松了一口气。

接下来是核心环节——控制器调试。我们先在仿真环境中输入初步的PID参数：P=5，I=0.1，D=1。点击运行后，小车猛地一冲，摆杆瞬间倒下，发出“哐”的一声。第一次尝试失败了。我们分析数据曲线，发现比例增益过大，导致系统响应过激，产生剧烈震荡。

时间已过去一个小时，我们有些着急。调整策略后，我将P值逐步减小，尝试P=2，同时关闭积分和微分项，先观察系统基本响应。这一次，小车动作温和了许多，但摆杆仍无法稳定，缓慢倾斜后倒下。我们意识到，仅靠比例控制不足以克服系统的不稳定性。

十点刚过，我们决定启用微分项来抑制变化率。经过几次尝试，设为P=2.5，D=1.2，I仍为0。再次启动，奇迹发生了——摆杆在倾斜约15度后，小车迅速向反方向移动，成功将摆杆“拉”回竖直位置，并在平衡点附近小幅振荡。虽然还不完美，但系统已具备自稳能力！

我们抓住这宝贵的机会，微调D值以减小振荡。当D增至1.5时，摆杆的晃动明显收敛，小车移动平稳，最终实现了持续10秒以上的平衡。我们激动地录下视频，并导出数据曲线作为实验结果。

最后二十分钟，老师逐一验收。轮到我们时，系统顺利启动，摆杆稳稳立起，小车轻微移动进行修正。老师点头：“不错，响应快，超调小，参数整定合理。”短短三个多小时，从零开始到成功控制，成就感油然而生。

实验结束，我们迅速整理设备。虽然时间紧张，过程紧凑，但每一步都锻炼了我们的动手能力、问题分析与团队协作。倒立摆虽小，却让我真切体会到自动控制的精妙——用反馈驾驭不稳定，用算法实现平衡。这短短一上午，收获远超预期。