倒立摆系统作为典型的被控对象，它是一个非线性、高阶次、快速、变量多、不稳定的被控系统。其通常是在控制理论发展过程中用来检验新兴控制理论的正确性，还可以验证在社会生产和社会生活中的可行性。实际中，选取一个恰当的控制方法应用到倒立摆系统中，看此方法能否使系统稳定，检验选取的控制方法对被控对象非线性、不稳定性和快速性的处理效果。通过对倒立摆系统的研究，不仅仅能够解决可镇定性、鲁棒性、跟踪性能等系统性能问题，而且还能涉及到力学，电学和数学这些基础学科。因此，倒立摆的控制问题成为具有极大挑战性和普遍性的课题，受到世界各国控制领域专家学者的重视。另外，传统倒立摆均是采用电位器来得到摆杆的角度信息，也很少有人对这方面进行其他深入地研究。鉴于此，本文通过对前人所做工作的总结，并利用摄像头采集倒立摆摆杆角度信息，进行了下面的研究：本文对旋转倒立摆系统进行了深入的理论与实验研究。根据倒立摆系统的工作原理利用Lagrange方程理论建立了数学模型，并在平衡点附近进行了线性化。然后给出了倒立摆系统的状态空间描述，并利用现代控制理论对其进行了稳定性、能控性以及能观性的分析。本文对该系统进行了基于终端滑模控制的研究。通过设计合理的切换面函数和终端滑模控制器实现了对倒立摆的稳摆控制，并对倒立摆系统基于终端滑模控制的稳摆控制进行了仿真，实验结果表明采用终端滑模控制的有效性。本文还采取了适当的措施用来削弱抖振，仿真结果表明抖振现象得到明显削弱。本文还研究了用OV7620数字摄像头替代电位器以获取摆杆角度信息。详细研究了OV7620关于时序分析、引脚设置、控制协议等内容，以及OV7620如何采集图像以及具体如何实现传送图像数据给单片机XE164FN，并研究了如何提取摆杆角度的实现原理。最后，本论文还设计了基于英飞凌XE164FN单片机的控制系统，完成了接口电路、桥式电路、功率驱动电路、过电流保护电路、软件部分等设计工作，最终实现了对旋转倒立摆系统的稳摆控制，并进行了该系统的实验研究，实验结果验证了本论文所采用方法的有效性。