本发明公开了一种带有平衡飞轮的无人自行车运动控制方法、系统及无人自行车,决了无人自行车在系统参数不能准确测量条件下的控制问题。该方法将无人自行车的控制解耦成车速控制、转向控制和平衡控制三个并行的任务,采用比例-积分(PI)控制器实现车速控制,采用一阶滤波器实现转向控制,采用自适应神经网络控制器实现平衡控制。本发明提出的控制方法在系统建模不准确的条件下,有效地解决了无人自行车在不同车速、不同转向角度条件下的平衡控制问题,同时能够对系统模型中的不确定参数和函数进行辨识。