未来现代化高技术战争对武器装备提出了更高的要求,承担远程压制任务的多管火箭炮,射程越来越远,精度越来越高,连续发射时惯量和负载力矩变化非常大;承担对空防御的弹炮结合防空武器系统,所抗击的机动目标速度越来越快、机动性越来越强,对防空武器系统的快速反应能力和跟踪精度要求大大提高。作为武器装备重要组成部分的伺服系统向着数字化、网络化和智能化的方向发展,伺服系统的快速性、稳态精度、鲁棒性等决定了整个武器系统的性能,伺服系统的设计和控制面临着新的挑战。为满足新型武器装备研制的需求,本文研究了一类地面发射武器装备伺服系统的若干关键技术,设计并实现了数字化、网络化、一体化电机驱动控制器,基于特征建模的思想和离散滑模控制方法完成了伺服系统建模和控制器设计,通过仿真和实验验证了模型的正确性和控制策略的有效性,本文主要内容如下:针对新型武器装备伺服系统的需求,为解决传统地炮、高炮伺服系统电机驱动器和位置控制器结构分离,标准化和通用性差,维修和保障困难的问题,提出了一种数字化、网络化永磁同步电机驱动与控制一体化伺服系统设计方案,通过现场总线将一体化电机驱动控制器、负载检测模块和上位机相连,构成网络化伺服系统,系统结构进一步简化,提高了系统的可靠性和可维护性。以高性能数字信号处理器和智能功率模块为核心设计了样机,实验结果表明该样机能满足系统的要求,为高性能的控制算法实现创造了良好的条件。针对远程多管火箭炮伺服系统调炮发射时惯量和负载力矩大范围变化的特点,建立了存在惯量大范围变化、结构柔性、摩擦非线性因素的伺服系统数学模型,基于特征建模的思想,对摩擦非线性进行光滑化处理后建立了伺服系统的特征模型,验证了特征模型的有效性。在此基础上,提出了一种基于特征模型的离散滑模自适应控制器设计方法,证明了闭环系统的稳定性,仿真结果表明所提算法能很好地适应伺服系统惯量和负载力矩大范围变化的情况。针对弹炮结合防空武器伺服系统快速高精度跟踪机动目标的需求,建立了伺服系统的数学模型。对齿隙、摩擦非线性进行光滑化处理后建立了伺服系统的特征模型,验证了特征模型的有效性。采用递推最小二乘法在线辨识模型参数,得到系统的离散特征模型。设计了一种离散观测器预测伺服系统下一时刻的跟踪指令信号,证明了离散观测器的收敛性。提出了一种基于特征模型的二阶离散滑模自适应控制器的设计方法,证明了闭环系统的稳定性,仿真结果表明所提算法能满足伺服系统快速跟踪机动目标的要求。在研制的网络化武器伺服系统实验平台上,模拟武器伺服系统中存在的齿隙、摩擦和变负载惯量等因素,进行了多组实验来验证系统设计和位置控制算法的有效性。模拟远程多管火箭炮伺服系统调炮发射时惯量和负载力矩大范围变化的情况,分别进行了不同惯量的位置阶跃响应实验,实验结果表明所设计的基于特征模型的离散滑模自适应控制器能适应二十倍以内的惯量变化,且动态性能和稳态性能变化很小。模拟弹炮结合防空武器伺服系统快速跟踪机动目标的情况,分别进行了不同惯量比的位置阶跃、斜坡和正弦响应实验,实验结果表明所设计的基于特征模型的二阶离散滑模自适应控制器能适应系统惯量和外界扰动力矩的变化,高精度地跟踪变化的目标,比PID控制具有更好的跟踪性能。