球杆系统是大学控制实验室里常见的实验设备,通常用来检验控制策略的效果,由于球杆系统与机器人有很多的相似性,并且很多实际系统都可以抽象为球杆模型,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;经过实际调试中的仿真曲线,发现球杆系统并不是像文献中的数学模型所描述的那么单纯,于是依据对理论和试验数据的分析,重点指出了球杆系统极易出现自振荡非线性问题的本质——不是大行程下的非线性现象,而是平衡点上的自振荡问题,最后提出了一种避免产生自振荡方法。控制系统仿真是控制系统研究必不可少的手段。通过仿真设计者能够找到系统模型的最佳控制方案,但是由于实际系统同理论模型的差异,当该方案应用于实际系统,效果却不一定好,需要反复修改甚至重新设计。这样就会导致设计周期太长,投入过大等缺点。如何将仿真和测试实际应用效果这两者统一于同一个平台上,克服问题的关键。本文第二部分利用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,实验证明这种方法是可行性,这有助于设计人员将精力集中到系统设计,省去消耗在控制算法和界面等软件设计相关方面的时间和精力,有效地缩短了开发周期。论文总结了如何编写自定义的设备驱动模块的方法,为RTW实时控制的广泛应用提供了便利的条件。