本课题的主要目的，一是利用单神经元自适应PID控制理论研究一级倒立摆的稳定控制，二是设计、加工一套新的三级倒立摆机械结构，并设计与之相关的硬件电路。 本论文是基于目前实验室现有一套倒立摆控制系统，首先利用牛顿力学方法建立了一级倒立摆的传递函数形式的数学模型，并用实验的方法测量得到了系统的等效参数；然后，利用单神经元自适应PID控制算法，设计了一级倒立摆的双闭环控制器，并给出了相关参数的整定方法；接着在Simulink中进行了一级倒立摆系统的仿真试验；紧接着在现有倒立摆系统中进行了一级倒立摆的控制试验，经过反复调试，最后成功稳定了一级倒立摆。最后基于仿真结果及实验结果的分析与研究，发现现有倒立摆机械结构中存在的问题，并设计、加工了一套结构精巧的三级倒立摆机械结构，并完成了相关硬件电路的设计。 本课题的主要成果如下：一是，利用单神经元PID控制算法完成了一级倒立摆控制器的设计；二是，利用设计好的控制器实现了一级倒立摆的稳定控制；三是，设计、加工了一套结构精巧的三级倒立摆的机械结构、并完成了与之相关的硬件电路设计。