旋转倒立摆结构简单，但控制系统较为复杂。介绍了旋转倒立摆的结构原理，运用分析力学中的Lagrange方程建立了旋转倒立摆的线性数学模型，推导出其公式及较为准确的状态方程描述，分析了旋转倒立摆的不稳定性和可控性。设计了控制系统硬件电路及软件程序编写，对系统整个控制过程进行了数据采集、图形展示，分析了摆杆从自然下垂到摆起180°实现倒立的整个过程。系统采用离散PID调节算法进行控制，保证了系统的稳定性，融入卡尔曼滤波算法滤除可能出现的干扰信号，保证了数据的准确性。