倒立摆是一种具有多变量、非线性、强耦合的典型欠驱动系统。针对一阶倒立摆控制问题,采用牛顿-欧拉法分析和建立了倒立摆数学模型。基于线性状态反馈设计了LQR控制器,研究了LQR控制器权重系数对控制性能的影响,并基于Simscape环境搭建了系统仿真模型。实验结果表明,LQR控制稳定,反应时间快,鲁棒性强。