带旋翼的直升机模拟器是控制学科常用的控制对象，是研究控制律非常理想的实验平台。不论是二自由度、三自由度亦或六自由度的直升机模拟器都具有非线性、强耦合等特性，并且由于设备中螺旋桨的存在，为系统又引入了空气动力的因素。所以很多控制领域的学者热衷于研究此系统，并将设计出的控制律应用到系统上。本文便提出了一种二自由度直升机模拟器实验系统的设计方案。首先进行了实验系统的机械结构分析和设计，参照了现有的类似实验系统后，提出了三种备选方案：以模型直升机为主体，设计底座；采用航模零配件结合板材搭建机械结构；整个机械系统自行设计制造。对比了三种方案后，自行设计制造了实验系统的机械结构。其次，根据机械结构和设计需要实现的功能设计了实验系统的电气方案，采用了工控机结合数据采集卡的方式。实验系统的角位置信息通过两个光电码盘测量。系统的执行器是两个连接螺旋桨的无刷电机，通过数据采集卡输出的PWM信号控制。再次，分别基于RTX和MFC编写了实时控制程序和控制界面。实时控制程序负责控制底层设备，采集数据，计算控制律并通过控制数据采集卡的数字输出端口输出。控制界面控制实验系统的运行并负责保存运行数据。最后，建立了系统的数学模型。对模型进行线性化后，分别对三个线性化点设计了三个线性控制律，仿真和实验都取得了较好的效果。