球杆系统是为教学实验而设计的实验设备,它是控制领域的一个经典控制对象。这个系统具有一个很重要的特性就是开环不稳定性,对其进行控制可以直观的反应控制器的控制效果。球杆系统作为一个典型的教学和实验研究设备,可以用于实现各种已有的控制理论和方法,也可以作为新的理论和控制方法的检验工具。因此对球杆系统的研究引起了国内外学者关注。本文第一部分先从球杆系统的运动方程式入手,分析球杆系统的物理特性,利用拉格朗日建立了球杆系统的数学模型,设计降维观测器和极点配置。利用MATLAB/SIMULINK/RTW实时方案对球杆系统进行开发,使用自定义设备驱动模块代替数学模型进行实时控制,检验极点配置在RTW实时控制的效果,实验证明这种方法是可行性。设计RTW实时控制的目的是为了进行控制律的研究,可以采取自行设计的控制律。下面就摆脱系统自带的软件用H∞方法对球杆系统实施稳定的控制。本文第二部分分析球杆系统的不确定性和各种扰动,将控制问题归为一类H∞标准问题—扰动抑制问题,提出了球杆在扰动抑制下的H∞设计模型。根据系统的性能指标要求提出加权函数,利用MATLAB中的函数求出广义对象和控制器。因为H∞控制器阶次太高,实际中难以实现。所以对控制器简化,去掉高频部分,再通过多种系统仿真分析说明设计是成功的,能成功抑制干扰和具有很好的鲁棒稳定性。最后比较这两种控制方法,得出这两种控制方法都能达到球杆的控制要求, H∞可以抑制摩擦的影响。对于球杆系统在RTW下的H∞设计的实现,摆脱了对球杆系统自带的软件的束缚,解决了原来自带软件自能做状态反馈的控制,现在也可以做输出反馈的控制。