倒立摆系统是一个典型快速、多变量、非线性、不稳定的高阶系统。研究其控制理论和方法，对于双足机器人行走、火箭发射过程调整和直升机飞行控制领域有重要的现实意义。 本文采用模糊控制理论对倒立摆系统进行了研究，并对其非线性模型进行了仿真，具体工作如下： 1：用拉格朗日法详细推导了二级倒立摆的数学模型，并对倒立摆系统进行定性分析。 2：采用了串级的层次结构设计模糊控制器。该模糊控制器简化了变量，减少了控制规则，使控制器的控制规则更为简单、有效；该串级层次结构完全根据人员控制经验设计，充分体现了模糊控制的特点。 3：在Simulink下建立了二级倒立摆的非线形运动仿真模型；采用LQR算法设计控制器，对非线性模型进行仿真，并与线性化模型的仿真结果比较，证明了通常建模过程中的线性化近似对系统产生了影响，而非线性模型能更真实地反应系统的状况。 4：在Simulink下进行了稳定控制仿真、抗干扰仿真和各级控制器分析的仿真试验，并对试验结果和设计时的参数选择进行分析。 通过对倒立摆系统的研究，验证了模糊控制能够利用简单的语言规则对复杂的控制系统进行良好的控制，不仅能满足非线性系统的控制要求，而且具有很强的鲁棒性。