本文以教育部博士学科点的专项科研基金项目“高速高精数控机床直线伺服电机法向力波动及最优控制策略研究”（项目批准号：20102102110001）为背景，对无铁心永磁直线同步电机控制系统进行研究。根据该被控对象自身的特点以及系统对强鲁棒性和高精度的要求，结合鲁棒控制理论，延迟补偿，非线性补偿控制等理论和方法，对系统的d-q轴耦合问题，以及易受负载扰动和参数变化等不确定性因素的问题进行研究。主要研究内容如下：针对无铁心永磁直线同步电机采用直接驱动方式，容易受到不确定性因素影响的问题，在对系统进行非线性解耦的基础上，设计了带有时间延迟补偿的鲁棒控制器。该方法应用于无铁心永磁直线同步电机系统的电流和速度回路控制上，来减少由d-q轴耦合、参数不确定性、摩擦力等干扰。所设计的鲁棒控制器相当简单，并且让系统于稳态时的输出等于输入，因此该方法不需再结合其它的控制算法。采用系统传输延迟的逆模型来补偿功率器件时延的影响。仿真结果表明，该方法能有效的抑制系统所受到的负载扰动和参数不确定性因素的影响，保证了系统对高响应和鲁棒性的要求。针对无铁心永磁直线同步电机系统含死区和饱和非线性环节，用线性系统理论和描述函数方法分析了系统的动态特性，给出了选用的PI控制器参数的极限值。这些非线性因素会使系统产生极限环，造成持续的振荡，从而导致系统不稳定。为了克服非线性对闭环系统性能的影响，确定了速度反馈误差与死区参数之间的关系，设计了一个动态的死区逆模型来修正PI控制器的输出。仿真结果表明，所设计的动态逆模型可以完全补偿非线性对系统的影响，使得伺服系统满足强鲁棒性的要求。