针对两轮自平衡机器人高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的特点，以其为研究对象，采用Lagrange方法建立状态方程，并对其平衡控制进行了研究，采用STM32单片机设计了控制系统进行验证，以寻求最优的系统动态性能，提高系统稳定性和鲁棒性。根据机器人俯仰角度和速度等输入参数，采用 PID算法输出 PWM 占空比可变的脉冲对驱动电机进行控制。仿真实验证明，本方法具有较好的动态性能和快速性。通过实际测试，证明了本方法的有效性。