本论文的任务是研发某型机载雷达的定向天线伺服控制系统，然后在此机载伺服系统的基础上加装倒立摆和手动控制杆，构成一个研究性的人机实验系统。机载雷达伺服控制系统是一个实际的研发项目，与目前市场上常规的控制系统区别主要是更为严苛的边界条件限制；包括系统的尺寸和重量、运行温度范围、抗冲击和震动、电磁兼容性、高可靠性等。本文在上述严格限制下通过分析系统需求，确定总体方案，绘制硬件电路，设计软件流程和实现程序代码；最终设计并实现了一套用于驱动某型机载雷达天线旋转的伺服控制系统，现已交付使用。依照项目需求，设计伺服系统为三环控制方式，并依据整定原则对控制器PID参数进行了整定。整套机载雷达伺服系统在随后的模拟环境试验中经受了冲击、加速度、振动和高低温试验的考验，满足系统指标，证明工作工作是成功的。在此基础上论文还研究了系统在振动试验和机载飞行中进行参数自整定和在线自修正的理论，为机载伺服系统控制算法的改进作了理论准备。在完成上述系统基础上，拆除转台上的雷达天线，加装倒立摆和旋转编码器，改造成旋转式倒立摆。并添加手动控制杆，设计倒立摆既可单片机控制也可手动控制；硬件上添加旋转编码电路，软件上重新设计控制系统，使系统成为研究用的人机实验系统。建立这个人机实验系统，目的是为研究人的控制规律和学习规律提供实验研究装置。最后通过对人机试验系统的倒立摆进行建模数学分析，证明系统理论上完全可控，能够承载后续多种控制理论的研究。