传统的倒立摆是基于“旋转电机+传动机构”驱动的，因而会有传动机构的反向间隙、迟滞、摩擦等干扰因素，导致无法建立精确的数学模型，影响控制算法的验证。直线电机是将电能直接转化为直线运动的电磁装置，具有高速、高加速、动态响应好等优点，已经成为当前研究的一个热点。采用直线电机驱动的倒立摆系统能极大减少干扰因素的影响，容易建立精确的数学模型，具有优越的性能。本论文利用大族直线电机平台，构建了直线电机驱动的一级倒立摆实验装置，并作了相关的研究，主要研究成果如下：1.在对永磁同步直线电机的结构及工作原理分析的基础上，从电压方程、磁链方程、机械运动方程等方面进行分析，建立其数学模型。同时，在矢量控制的基础上，结合抗饱和PI控制算法提出了其位置、速度、电流三闭环伺服控制的策略。2.在对直线电机伺服控制系统的总体结构进行分析和研究的基础上，设计了基于DSC(dsPIC33FJ32MC204)的全数字伺服控制系统，在MPLAB IDE集成开发环境上，利用C语言编写了伺服控制的软件，并结合设计的硬件电路进行了伺服控制实验。实验结果表明所设计的伺服控制系统具有可行性。3.研究了倒立摆起摆及稳摆的控制算法，设计了线性二次型调节器（LQR），并在Matlab/Simulink平台上对其进行了仿真实验。仿真结果表明设计的控制器可以取得良好的控制效果。4.根据倒立摆系统的需要，设计了倒立摆运动控制板的软硬件，并结合经过实验测试的伺服驱动板完成了直线电机驱动的一级倒立摆系统的实物控制。实验结果验证了所设计系统的有效性与可行性。