倒立摆系统是一个典型的单输入多输出、非线性、高阶次的不稳定系统。研究倒立摆的精确控制对工业复杂对象的控制有着不可估量的工程应用价值。本文以固高公司直线倒立摆为研究对象，进行了各种控制算法的仿真和实验，并得出了相应的结论。 第1章首先对倒立摆的背景和研究现状作了总体介绍，说明了所研究倒立摆的类型和常见的控制算法。 第2章对常见的非线性系统的控制算法大体上作了总结。 第3章给出了所研究的倒立摆系统的非线性数学模型和线性化数学模型。 第4章设计了一级摆和二级摆的PID控制算法，并在通过MATLAB作了仿真，结果表明，PID控制算法对非线性的倒立摆系统无能为力。 第5章采用现代控制理论的LQR算法，对一级摆和二级摆的线性化模型进行了控制，取得了较为满意的控制效果。 第6章研究了倒立摆系统的模糊控制，分别设计了一级摆的模糊控制、一级摆的串级模糊控制，针对非线性的数学模型，二者均取得了满意的控制效果，文中还对两种控制算法的机理和控制效果作了具体比较。本章还设计了二级摆的变量合成模糊控制，即把倒立摆的6个变量合成为2个变量，这样，模糊控制器就只有两个输入，控制规则较为简单，并且在仿真中得到了良好的控制曲线。此外，本章还设计了针对二级摆的串级模糊控制和并联模糊控制两种控制方案。 第7章采用神经网络模糊控制的思想，设计了基于T-S模型的模糊控制器，通过对样本数据的学习，调整了各变量的隶属度函数，取得了较好的控制效果。文中还对训练前后的隶属度函数和控制曲线进行了比较，说明训练后的效果优于训练前。 第8章把仿真做过的部分控制算法用于实际倒立摆系统的控制，包括一级摆的PID控制，一级摆和二级摆的LQR控制，一级摆的基于MAMDANI模型的模糊控制和基于T-S模型的模糊控制。 第9章对全文作了总结，并提出了以后工作的设想。