球板系统设备是经典控制理论研究中一个非常著名的实验设备。球板系统设备也是一个典型的具有不稳定开环极点的实验装置。球板系统设备在工作时,小球的运动主要依靠X和Y两个方向的RC伺服电动机旋转,电动机旋转使连接的电动机连杆带动板面倾斜,从而控制小球在板面上运动的位置。球板系统设备作为教具具有直观,生动的教学特点。球板系统是一种非线性的不稳定系统。在实际的控制领域中,非线性的不稳定系统的控制设计以及数学模型的建立往往需要攻克许多难关,因为绝大多数的不稳定系统都是难以控制的,这也是在进行实验的过程中遇到的主要问题和难点,所以非常有必要在实验室中进行提前研究,而球板系统恰恰是解决这个问题的最理想的实验工具。本文首先是依靠控制理论课程的知识,并以此为基础,设计出了一款嵌入式控制器的球板系统设备。其主要有:对整个球板系统的机械部分进行设计,其中包括底板、支撑杆、万向节、电动机连杆、电阻屏支撑架;对球板系统的执行部件进行选型和设计,其中包括RC伺服电动机、角度传感器、五线电阻屏、以及角度传感器电路。其次,以球板系统为实际的控制对象,进行系统理想模型的建立,然后分别使用拉格朗日和牛顿运动定律两种方法进行运动方程的推导,计算出系统传递函数。同时,设计P控制器、PD控制器、PV控制器以及PID控制器并且进行SIMULINK的仿真查看实验结果。最后通过PID控制器进行实际球板系统设备的控制,通过实验使其主要参数满足教学实验的要求。