目前,工业界安装的大部分设备如过程装备、机器人以及汽车装配线等,从动力学角度来说均属于二阶非线性不确定系统(Second-order nonlinear uncertain system,SONUS)的范畴。一般情况下,为了实现系统精确控制,需要对其设计相应的控制器并进行轨迹规划。因此,SONUS控制器设计和理论问题研究对工业设备运行具有重要意义。本文将以SONUS为研究对象,运用Lyapunov稳定性证明与MATLAB数值仿真相结合的方法,根据经典的终端滑模控制(Terminal sliding mode control,TSMC)理论,对SONUS的终端滑模控制设计展开研究。按照问题导向,本文提出了不连续快速终端滑模面设计、状态观测器终端滑模控制、考虑状态观测器和干扰观测器的终端滑模控制以及自适应边界层连续趋近律终端滑模控制设计,本文工作如下:针对传统终端滑模控制存在的“奇异”问题,本文设计了两种滑模面:混合快速终端滑模面和不连续快速终端滑模面。随后,本文给出了系统状态在两种滑模面上收敛时间的估计值。最终通过仿真比较可得:不连续快速终端滑模面能在避免控制器“奇异”的同时,鲁棒性更强,综合性能更好。需要注意的是,以上设计均基于全状态可测假设,但实际上部分设备二阶状态是不可测的,因此无法直接设计控制器。针对这个问题,本文给出两种状态观测器:高增益观测器和终端滑模观测器,用以估计二阶不可测信号。在稳定性证明后通过仿真比较可得,终端滑模观测器比高增益观测器状态估计性能更好。此外,在实际系统中还存在外部干扰,它对控制器和状态观测器均有重要影响。为此本文给出两种干扰观测器设计:自适应RBF网络干扰观测器和有限时间干扰观测器。它能估计外界干扰以克服干扰影响。在证明稳定性后通过仿真可得有限时间干扰观测器可以获得更好的估计干扰,控制器在加入干扰观测器之后系统精度更高,鲁棒性更强。最后需要考虑的是如何设计控制器以实现系统连续输入并避免“抖振”同时获得更高控制精度。本文首先提出一种自适应边界层连续趋近律,并给出了基于该趋近律的终端滑模控制算法。在稳定性证明后,通过仿真验证可得:与传统连续趋近律终端滑模控制相比,该方法能实现系统连续输入,避免“抖振”,同时获得更高精度和更强鲁棒性。