欠驱动系统的控制是目前非线性控制的一个重要领域。倒立摆是一个典型的多变量、强耦合、非线性的系统,而具有两个自由度和一个驱动器的机械臂是一个典型的欠驱动系统,本论文利用切换滑模控制方法去研究倒立摆系统及欠驱动机械臂系统,主要工作如下：首先,介绍了欠驱动系统,并且概述了研究的目的及意义。同时给出了倒立摆系统及欠驱动机械臂系统的动力学方程。其次,根据倒立摆系统中有无干扰作用设计了不同的切换滑模控制器,证明了闭环系统的稳定性,通过仿真将切换滑模控制器与传统的滑模控制相比较来表明所设计的切换滑模控制器的优越性。再次,针对欠驱动机械臂在平衡控制范围方面的要求,对欠驱动机械臂进行运动分区,设计了基于解耦算法的切换滑模控制器,通过仿真将其与以往的控制器相比较证明基于解耦算法的切换滑模控制器能扩大系统的平衡控制的范围。接着,在系统的起摆区用部分反馈线性化的方法设计了起摆控制器,并将起摆控制与平衡控制相结合,顺利实现了欠驱动机械臂由起摆到平衡的控制。文章最后对其主要工作进行了总结,指出了所研究问题的不足之处,并对其进行了展望。