倒單擺系統為一種構造簡單、響應快速、不穩定之非線性系統，故學術領域常用來驗證各種先進的控制理論。在本論文中探討以線性馬達為致動器，並以不同之控制器法則，達到倒單擺之平衡控制。本論文先以Euler-Lagrange方法對倒單擺系統建立動態數學模型，再依此模型設計LQR (Linear Quadratic Regulator)控制器、傳統順滑模態控制器以及二階順滑模態控制器，接著利用MATLAB/Simulink軟體進行模擬，最後將各自模擬結果互相比較。在實作上，本系統使用德州儀器公司(Texas Instruments, TI)所生產的數位訊號處理器TMS320F28335做為控制核心以實現倒單擺之平衡控制的目的。藉由模擬與實作結果得知，二階順滑模態控制具有較佳的性能及強健性。