本論文延續本實驗室有關於控制力矩陀螺儀致動平衡自行車系統之研究，就原有機構進行改善，實現以控制力矩陀螺儀致動平衡自行車之控制。論文中採用Euler-Lagrange的方法，結合自行車的非完整約束條件建立數學動態模型，再將系統模型線性化後，以其設計平衡控制器，接著分別使用Simulink與Simscape建立控制系統動態模型並進行電腦模擬，評估控制系統的可行性。在實作的部分，本論文以數位訊號處理器為控制核心並使用C語言撰寫平衡控制器，而感測器部分，以光學編碼器量測龍頭把手角度及陀螺翻轉角度、以霍爾感測器為後輪車速回授及以慣性量測單元偵測系統姿態，實現以控制力矩陀螺儀為致動器之自行車平衡系統。由實驗及模擬證明所設計之控制力矩陀螺儀致動平衡自行車系統，可達成自行車於原地靜止與直線行進間維持平衡狀態而不傾倒。