本文首先对两维质量矩控制系统进行结构分析、建立数学建模，并依此来制定控制系统的方案，包括机械结构、动力系统、传递系统、传感系统、控制系统、软件系统等等，并对其中的一些方案进行了详细分析和计算。其中针对两维质量矩控制系统的大惯性，进行了整体的转动惯量计算，根据控制对象的特性，设计了变参数增量式PID控制算法，并提出模糊自整定PID参数控制器进一步优化系统，提高系统的稳定性和鲁棒性。软件方面，在嵌入MeasurementStudio插件的VC++软件平台下，建立了良好的人机界面，包括数据采集处理模块、变参数增量式PID控制算法模块、两维角度曲线显示模块。通过实验数据和硬件在环仿真试验数据的对比分析，验证了两维质量矩控制系统参数计算的准确性和数学模型的有效性，同时也证明变参数PID控制在两维质量矩控制系统中具有较好的控制性能，同时使得回路震动现象得到显著的改善，减小静差，提高了系统的鲁棒性。通过实验测试，该系统可以为验证相关控制算法以及实际应用提供一个有效可靠的实验平台。