本文通过分析独轮机器人的组成结构,利用Lagrange方程建立了其动力学模型。由于所建动力学模型具有很强的非线性,因此利用泰勒级数在机器人的平衡点上对所建立的机器人动力学模型进行了线性化处理。完成独轮机器人动力学模型的线性化处理之后,将线性化后的机器人动力学模型转换成了更加简单实用的状态方程。然后利用仿真软件对所建立的独轮机器人动力学模型进行了仿真验证。仿真实验结果表明,本次所建立的独轮机器人动力学模型符合物理实际,验证了所建动力学模型的正确性。最后,基于所建立的独轮机器人线性状态方程,通过利用状态反馈控制算法,设计了独轮机器人自平衡控制算法,并对所设计的独轮机器人平衡控制算法进行了仿真实验。实验结果表明所设计的算法稳定有效、具有较好的鲁棒性和抗干扰性。完成独轮机器人动力学模型的建立以及上层算法的设计之后,本文还进行了独轮机器人下层驱动控制系统硬件以及驱动控制算法的设计。首先,利用Microchip公司的高性能数字信号控制芯片ds PIC30F4012设计了直流电机驱动控制系统的控制器,然后利用IR公司的高压集成驱动芯片IR2130设计了直流电机驱动控制系统的驱动电路,最后利用IR公司的全控型MOSFET芯片IRFS4710完成了逆变电路的设计。所设计的直流电机驱动控制系统硬件电路在后续的实验验证中得到了应用,在应用过程中发现所设计的电路稳定有效,能很好地完成所设计的实验任务。完成直流电机驱动控制系统硬件电路的设计之后,基于所建立的直流电机数学模型,本文还设计了直流电机转矩伺服控制算法,其中电流状态观测器是整个算法的核心。完成算法的设计之后,在仿真软件中进行了实验验证,验证结果表明所设计的算法能快速、稳定、有效地完成转矩伺服的控制目标。最后,在搭建的直流电机驱动控制系统上,进行了直流电机模型参数的识别实验、电流状态观测器的性能测试实验以及直流电机转矩伺服控制算法的验证实验。实验结果和仿真实验结果吻合,验证了所设计算法的有效性。