倒立摆是一个不稳定、多变量、非线性和强耦合系统,因此只有采取行之有效的控制方法才能使之稳定。而全程滑模变结构控制继承了滑模变结构控制的一系列优点,且对参数不确定性和外部干扰具有全程的鲁棒性。鉴于此,本文深入地研究了其在倒立摆控制中的应用。本文通过对单级倒立摆系统的动力学分析,建立了单级倒立摆系统的数学模型,并以此模型作为控制器设计的基础,利用全程滑模变结构控制理论,设计了几种全程滑模变结构控制器。首先基于一般离散趋近律,通过选择恰当的全程滑模因子,构造切换函数,设计了一种全程滑模变结构控制器,使系统从任意初始状态出发的轨迹都落在滑模面上。其次,针对离散趋近律存在的问题,给出了改进的离散趋近律,并利用它设计了全程滑模变结构控制器。之后,根据全程滑模变结构的特点,采用等效控制策略设计了全程滑模变结构控制器,这种控制器形式简单,易于实现,且解决了以往用离散趋近律方法设计变结构控制器,系统存在抖振的问题。最后针对含有不确定性的倒立摆被控对象设计了全程滑模变结构控制器,将未知干扰和参数不确定性等效为系统的外界干扰,利用时延特性对不确定性进行在线估计,并采用等效控制策略设计其控制器。该方法克服了以往控制方法中须已知不确定性界及满足匹配条件的限制。理论分析和针对倒立摆系统仿真的结果都说明了这些方法的有效性。