倒立摆系统是控制领域的一种典型实验装置，在控制领域它不仅具有很强的研究意义，还具有深远的实践意义，并且具有生动直观的教学特点。从日常生活中见到的任何重心在上、支点在下的控制问题，到空间飞行器以及各种伺服云台的稳定问题，都和倒立摆的控制有很大的相似性，同时其平衡与火箭的发射姿态调整类似，其动态过程与人类的行走姿态类似，故对倒立摆的稳定控制在实际中有很多应用。如海上钻井平台的稳定控制、卫星发射架的稳定控制、化工过程控制、双足机器人直立行走、飞机安全着陆、火箭发射过程的姿态调整和直升飞机控制领域中也有重要的现实意义，相关的科研成果已经应用到航天科技和机器人学科等诸多领域。因此，倒立摆的控制研究是有理论和工程应用意义的。本文着重研究倒立摆的模糊控制和变结构控制，为设计倒立摆自整定实验控制系统做阶段性准备。论文主要研究以下三部分内容：第一部分包括倒立摆系统及模糊控制历史的介绍，以及对一级倒立摆系统建立非线性模型，通过泰勒级数展开用线性方法控制非线性对象，并分析了一级倒立摆模型的性能。第二部分设计倒立摆的并联模糊控制器。首先是介绍模糊控制相关的基础知识和基本方法。然后设计了一级倒立摆的并联模糊控制器，包括隶属度函数的设计和模糊规则的建立等，最后通过在matlab下用simulink仿真软件建立倒立摆的仿真模型，对所建的模型进行仿真实验研究，包括极点配置和模糊控制两种方法，并分析比较仿真结果。第三部分针对变结构控制器的强鲁棒性，按照指数趋近律设计了一种滑模变结构控制器，对一级倒立摆进行了控制。然后对滑模变结构控制的抖振问题进行了分析研究，并对加入外干扰后的变结构控制进行了分析，最后通过仿真实验进行了验证，并分析比较了极点配置和变结构控制的仿真结果。