El control de un péndulo invertido es un ejemplo clásico del problema de estabilización relacionado con sistemas que son inestables por naturaleza. El volante de reacción y el motor actúan como actuadores, generando el par necesario para estabilizar el sistema y contrarrestar las perturbaciones inevitables. Este documento comienza describiendo el diseño e implementación física de un péndulo invertido basado en ruedas. Posteriormente, se lleva a cabo el proceso de diseño y prueba de los controladores proporcional-integral-derivativo (PID) y de regulador cuadrático lineal (LQR) basado en filtro de Kalman de entrada desconocida. En particular, el diseño y la prevalidación se realizaron en el entorno de Matlab/Simulink. El paso de validación final se llevó a cabo utilizando un péndulo físico construido, con un controlador digital implementado utilizando la placa STM32. Finalmente, se introdujo un conjunto de diversas perturbaciones físicas al sistema para mostrar la alta confiabilidad y superioridad de la estrategia propuesta de LQR basada en filtro de Kalman.