一种多变量开环不稳定对象的自动控制实验装置及方法，属于自动控制技术的研究、实验和教学技术领域，包括被控对象单元；所述被控对象单元与执行机构单元连接，控制器分别与执行机构单元和检测单元连接，所述被控对象单元中有两路空气混合成一路排空，两路空气中，其中一路中放置有基于气流悬浮的轻质小球，小球高度和另一路空气流量构成两个带有耦合的输出变量，从而构成多变量开环不稳定的被控对象。采用该装置及方法进行实验，可以引入定量的持续的扰动作用，从而实现对各种多变量控制算法和多变量解耦控制算法的抗干扰性能做出客观的比较和评估，该装置既可以用于多变量系统闭环辨识实验，也可以用于进行多变量系统闭环控制实验。