Рассмотрен синтез алгоритма управления перевернутым маятником на колесной паре на основе метода модельного прогнозируемого управления с грамиановзвешиванием, в котором используется декомпозиция нелинейных дифференциальных уравнений объекта управления. Представлены методика синтеза, условия сходимости алгоритма и результаты моделирования при движении перевернутого маятника по кругу. Показаны робастные свойства предложенного регулятора к возмущениям. Ключевые слова: декомпозиция дифференциальных уравнений, группы Ли, нелинейные аффинные системы, метод модельного прогнозируемого управления, синтез регуляторов, грамиан управляемости