倒立摆是一种非线性、强耦合、多变量和具有自然不稳定特性的非最小相位系统,在教学和科研中,成为检验各种控制理论和控制方法的理想对象。作为一种典型的实验设备,倒立摆可以成为从理论通往实践的桥梁,其研究结果对实际系统的控制具有指导作用。智能控制一直是各国学者研究的热点,基于控制规则的机理不仅使它可以处理非线性和复杂的控制系统,提高控制系统的鲁棒性,而且可以赋予控制系统更多的人工智能,使之解决许多常规方法难于处理的问题。本文考虑了倒立摆系统中存在的摩擦力,应用拉格朗日方程建立了系统的精确数学模型,利用MATLAB进行了模型验证,仿真结果表明所建立的数学模型真实地描述了系统的特性。针对单级倒立摆系统的特点,文中研究设计了一种单输入规则模型(SIRM)的模糊控制器,该控制器具有控制规则简单、数目少、执行时间短和易于实现的优点。利用MATLAB对基于模糊控制器的倒立摆系统进行了仿真实验,结果表明该方法能够较好地完成倒立摆的运动控制,并具有很强的鲁棒性。本文设计了一套基于RCM3000模块的嵌入式系统运动控制实验平台,对硬件系统性能进行了测试,结果表明各子系统工作正常,设计合理,可以满足控制系统指标要求。应用Dynamic C软件开发平台实现了SIRM模糊控制算法的编程,进行了实物控制实验。系统实验结果表明所开发的实验平台和设计的模糊控制算法能够有效地控制倒立摆系统稳定,具有很好的控制效果。