本文旨在應用運動感測器及雷射測距儀於滾球與球桿平衡控制系統，實現滾球的定點與軌跡追蹤控制。運動感測器包含加速度計及陀螺儀，經由互補濾波器融合量測數據，使得濾波後的角度訊號更為準確，進而適用於球桿角度的狀態回授。滾球位置則由安裝於球桿兩端的雷射測距儀來共同量測，並使用卡爾曼濾波器處理雷射測距儀的量測訊號。本文首先推導滾球與球桿系統的數學模型，接著探討感測器於滾球與球桿平衡控制系統上的可行性與其整合，最後設計PD-PI與LQR-PI兩種串級控制器，分別以滾球定點平衡、多定點平衡與軌跡追蹤實驗來驗證其控制性能。