伺服系统往往完成快速高精度的运动控制任务,在数控机床、机械包装、检测设备等领域都有广泛的应用。但由于伺服系统中普遍存在的负载干扰、未建模动态以及系统内部扰动等不确定性,使得目前广泛应用于伺服系统的PID控制方法难以实现伺服系统高精度控制。本文针对伺服系统固有的非线性、强耦合性以及运行时受到的不同程度的扰动,探讨学习了伺服系统的非线性控制方法,以提高伺服系统控制性能,并在伺服系统实验平台上完成跟踪控制实验。本文的主要研究内容如下:(1)针对含有扰动的不确定非线性系统,学习了滑模控制以及自抗扰控制方法,通过数值仿真实验验证了滑模控制方法的可行性以及验证了自抗扰控制中扩张状态观测器实现对系统扰动的有效控制。(2)针对含有扰动的不确定非线性系统,对系统存在的扰动,构造等效扰动,再以吸引律方法设计具有等效扰动补偿的反馈控制器,同时推导出单调递减区域、绝对吸引层、稳态误差带的具体表达式,用来刻画跟踪误差的瞬态和稳态的性能指标,也可以用来指导整定控制器的参数,数值仿真实验验证了吸引律方法中推导出的三个界值的准确性;为了提高系统控制性能,结合自抗扰控制方法,设计了扰动观测器对系统所受到的内外干扰进行估计,将观测值用于吸引律控制方法的扰动抑制措施,设计具有等效扰动补偿的反馈控制器,实验表明扰动观测器能够有效估计等效扰动,采用等效扰动补偿的反馈控制器可以提高系统的控制精度;针对系统可能存在的周期扰动,针对有周期扰动存在的控制系统,结合吸引律控制方法和重复控制技术,设计出重复控制器,并且通过数值仿真实验得出,与反馈控制器相比,基于吸引律设计的重复控制器能完全消除系周期扰动的影响。(3)针对含有参数不确定性以及干扰不确定性的系统,学习了基于积分自适应律的自适应鲁棒控制方法;针对积分自适应律在实际中存在的离散近似问题,提出了一种增量自适应策略,借助类似Barbalat的引理,证明了增量自适应系统的收敛结果,针对参数不确定系统设计了一种增量自适应鲁棒控制器,仿真实验验证了增量自适应律对系统参数的有效估计以及鲁棒控制器对扰动的有效控制。(4)基于永磁同步旋转电机、ELMO伺服驱动器和DSP2812开发板搭建了伺服系统实验平台,通过辨识将实验平台简化为二阶模型,在实验平台中实现了自抗扰控制器、基于吸引律的反馈控制器和重复控制器、增量自适应鲁棒控制器的跟踪控制实验,验证了扰动观测器、重复控制器能有效抑制扰动,自适应律能有效估计系统参数,提高系统的控制性能。(5)基于无刷直流电机、旋转机翼、STM32系列芯片和陀螺仪搭建了二旋翼系统实验平台,对二旋翼系统进行建模,将系统平台简化为二阶模型,在二旋翼实验平台上实现了滑模控制器、自抗扰控制器、自适应鲁棒控制器的跟踪控制实验,验证了扰动观测器对干扰的有效抑制,自适应律对系统参数的有效估计,能提高系统的控制性能。