电动舵机系统(Electromechanical Rudder Actuation System,ERAS)已广泛应用于无人机、导弹和机器人等领域。如今,小型化、低成本化已经成为了一种必然趋势,小信号跟踪精度也是难点和研究热点。为减小舵机体积,降低成本,本文设计了一种小型化、低成本的多级齿轮减速器,在某些应用条件下,相比采用谐波减速器、行星减速器、少齿差减速器或滚珠丝杠减速器,具有集成度高、结构简单和成本低的优点;基于该减速器的舵机系统与我所之前的行星齿轮设计方案相比,体积和成本均下降了30%以上,缩小了与国外产品的差距。推导电动舵机系统的数学模型并设计了一种“分段PID控制+死区补偿”的控制算法以改善小信号(1o、0.02Hz)跟踪性能。进行了仿真分析与试验研究。仿真和试验结果表明,采用“分段PID+死区补偿”算法的舵机系统各项指标均满足设计指标要求,且相比采用传统PID控制算法,舵机系统跟踪误差绝对值的平均数由0.0788o下降至0.067o,控制精度提升15.4%左右,可以有效地改善舵机系统的小信号跟踪性能。