针对机械臂在实际工程中因负载变化导致的系统参数跳变问题,有必要采用切换模型中的切换信号来表示由负载切换带来的参数跳变,建立机械臂切换模型。本文在跳变的负载下,分别考虑具有柔性和执行器饱和特性的机械臂的跟踪控制问题。对于一类柔性机械手臂在负载跳变时的跟踪控制问题,用切换模型中的切换信号表示由负载切换带来的参数跳变,建立柔性机械臂模型。依据奇异摄动法将柔性机械臂分解为快变、慢变系统,再分别对这两个系统进行设计。为实现慢变系统对目标轨迹的跟踪,采用多李雅普诺夫函数及平均驻留时间方法为慢变系统设计切换滑模控制器。针对快变系统中的振动问题,则采用共同李雅普诺夫函数方法及参变系统设计方法设计振动抑制控制器,并对该方法通过柔性双连杆机械臂进行仿真,结果表明,柔性机械臂可在负载跳变下,实现目标轨迹的渐近跟踪,而且能有效地抑制弹性振动。对于执行器饱和的负载跳变机械臂的情况,用切换模型中的切换信号表示由负载切换带来的参数跳变,建立一个具有执行器饱和输入的机械臂模型。采用多李雅普诺夫函数及驻留时间方法为系统设计切换控制器,使系统全局指数稳定,并扩大系统的吸引域估计。