倒立摆作为一个典型不稳定的非线性系统，具有结构简单，成本低，便于用各种方法进行控制的特点，许多抽象的控制概念都可以通过倒立摆直观的表现出来。因此倒立摆系统常被人们作为被控制对象，来检验各种控制方法的优劣，并不断开发出新的控制理论与控制方法，相关的成果在航空航天和机器人方面都得到了广泛的应用。本论文利用微纳公司所提供的倒立摆实验设备平台，对一级直线倒立摆系统的稳定控制问题进行研究，主要研究成果如下：(1)在深入研究倒立摆系统结构原理的基础上，借鉴国内外该领域最新研究成果，对倒立摆系统进行了建模和特性分析。首先利用动力学方程和拉格朗日方程建立一级倒立摆的数学模型，推导出其传递函数以及状态空间方程，并分析该对象的能控性、能观性以及频域响应特性，从而证明系统在开环状态是不稳定的，但是在平衡点处是能控且能观测的。(2)根据“摆杆不倒，电机稳住”的原则，结合摆杆角度变化较小和易调节的特点,采用首先调节摆杆角度，然后再进行小车位置控制的方法，设计基于直线电机驱动的一级倒立摆系统的模糊控制、T-S模糊控制及网络化控制算法，并在此基础上引申至柔性连接倒立摆系统的控制中，设计其三重PD控制器和网络化控制系统。最后利用Matlab/Simulnik进行离线仿真试验，得到的仿真结果表明，控制方案可以取得良好的控制效果。(3)离线仿真完成后，利用微纳公司所提供的仿真平台，将离线仿真和在线实时控制结合起来进行半实物仿真实验。把Simulink模型框图作为系统的控制前台，集中精力于控制器结构设计和参数调节，并利用数据保存功能观察系统的历史曲线，对控制过程进行分析，通过在线调试实时调整控制参数，使直线电机输出相应的力来控制摆杆倒立平衡。实验结果验证了控制算法与仿真平台的可靠性和有效性。