本文研究了一个直线二级倒立摆系统的稳定控制问题，其应用背景为火箭、导弹等发射前的稳定性控制模型。本文在参考了大量的国内外文献，分析了变结构控制的原理及设计方法。采取了对外界干扰及参数摄动具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论。　　介绍了变结构控制的基本概念及基本问题，然后分析了其对外界干扰和参数摄动的不变性。建立了二级倒立摆系统的动力学数学模型，在平衡点线性化得到了简化模型。针对直线二级倒立摆系统设计了基于极点配置的变结构控制器并进行了仿真实验。　　本文主要针对滑模变结构控制中出现的强烈抖振进行了研究。分析了抖振产生的原因及消除抖振的方法，并采用了准滑模伪变结构方法、指数趋近律的方法以及指数趋近律改进的方法对二级倒立摆变结构控制进行了削弱抖振设计。同时对变结构控制律中包含的符号函数项，采取了用饱和函数来代替的方法以尽可能地抑制变结构系统所带来的抖振。对二级倒立摆系统进行了实时控制实验研究，实现了对二级倒立摆系统的平衡控制。又进一步地对加入了系统参数摄动的二级倒立摆系统，倾斜轨倒立摆进行了实验研究。从控制结果上来看，控制效果良好，系统具有良好的鲁棒性。实验结果表明变结构控制方法的有效性和可行性。