随着科技的发展,伺服系统在工业智能制造中得到了广泛的应用,随之对伺服系统的性能要求也逐渐上升,而摩擦现象的存在导致伺服系统性能提升受到一定程度的制约。因此,寻求有效的摩擦补偿技术消除摩擦所造成的不利影响是伺服系统发展的必然趋势,对摩擦补偿技术的研究具有重要的现实意义和理论价值。本文针对带有摩擦的伺服系统,致力于探索一种根据模型对摩擦加以补偿的有效控制方案,以实现准确的轨迹跟踪控制。本文的研究工作包括摩擦现象的数学建模、伺服控制器设计、数字仿真以及在实际永磁同步电机伺服平台上的实验验证等方面。本文首先构建了伺服系统各部分的数学模型,并使用摩擦模型模拟现实中的摩擦干扰,在MATLAB/Simulink上搭建了伺服系统仿真平台,通过该仿真平台对摩擦特性进行描述分析,认识了摩擦所带来的不利影响,说明了摩擦补偿的必要性。其次,针对典型的二阶伺服系统,设计了具有抗扰动能力的鲁棒复合非线性控制器,其中包括用于使系统快速响应的线性控制和抑制系统输出超调的非线性控制,并采用降阶扩展状态观测器来估计系统速度和未知扰动。通过仿真实验说明了在无摩擦的理想状况下,鲁棒复合非线性控制策略有着较好的瞬态性能和轨迹跟踪性能。在此仿真基础上引入了摩擦环节和基于Stribeck摩擦模型的反馈补偿机制,利用仿真平台实现了对Stribeck摩擦模型的参数辨识,验证了辨识方法的可行性,通过对比摩擦补偿前后仿真系统的跟踪性能,验证了摩擦反馈补偿的有效性。最后,在以TMS320F28335 DSP为主控芯片的永磁同步电机伺服平台上完成实验验证,并在CCS软件上完成了主程序及控制算法的程序编写。通过速度闭环控制实验实现了对系统Stribeck摩擦模型参数的辨识,采用基于Stribeck摩擦模型反馈补偿的鲁棒复合非线性控制策略,使电机在不同负载的情况下,分别进行位置曲线轨迹跟踪和定点跟踪实验,并通过有无加入扰动补偿和/或摩擦补偿的实验,验证了补偿方案的有效性。实验结果表明基于Stribeck摩擦模型反馈补偿的鲁棒复合非线性控制策略可以使被控系统能够快速平稳地实现对目标轨迹的跟踪,表现出较好的控制效果。