本論文旨在研究以控制力矩陀螺儀為致動器設計及實現倒單擺系統之平衡暨自轉控制，控制力矩陀螺儀擁有較小的體積卻可產生較大之力矩，可使機構的體積縮小。論文中先以Euler-Lagrange的方法建立數學動態模型，接著使用Simulink建構系統模型，並加入所設計的平衡及自轉控制器進行電腦模擬，評估控制系統的可行性。在實作的部分，本系統以數位訊號處理器做為控制核心並使用C語言撰寫平衡及自轉控制器程式，並以光學編碼器提供控制回授，以實現整個系統控制，進而達成控制力矩陀螺儀倒單擺的平衡及自轉控制。