针对复杂环境下系统的不稳定、非线性和快速性等要求较高的特性，以及旋转式二级倒立摆相对于一级摆增加一个自由度，非线性、耦合特性和抖振更加严重的问题，通过建立理论模型，并设计了一种LQR控制器，测试确定控制参数，实现对旋转式二级倒立摆系统的稳定控制。仿真结果表明：在受到人工干扰下，各个状态变量的实时变化曲线的跟踪效果较好，控制摆角的精确度达到10^-3数量级，表明基于LQR方法对二级倒立摆的控制效果较为优越，为相关领域的控制问题提供了依据。