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针对具有多变量、不稳定、非线性特性的自平衡小车系统，提出了一种基于偏角伺服控制与LQR控制相结合的双闭环控制方法。在该方法。中，先根据系统的等效模型，采用LQR方法控制自平衡小车的倒立平衡，采用伺服控制进行偏角跟随控制。并且在设计过程中，先保证自平衡小车的倒立平衡，然后再进行伺服控制，运行中两个闭环实时控制，达到使小车倒立快速寻迹运行。数字仿真结果与理论分析基本一致，表明了该方法的可行性。