针对钻机钻井复杂多变的特性，要提高钻机对钻进过程的控制能力，降低能量损耗，延长钻具寿命，提高钻井时效，优化钻井工艺，满足工程需求，实现安全、高效、优质钻井，就需要对钻机旋转驱动系统、驱动系统的控制方法以及钻机旋转系统的控制技术进行深入的研究。主要的研究工作和创新点为：（1）针对钻机旋转非线性系统建立了双自由度和多自由度动力学模型及负载特性模型，分析了钻头扭矩与转速的变化关系及旋转系统扭矩振动特性。（2）为了提高钻井过程的安全性和稳定性，有效地抑制钻井过程的有害振动，提出基于滑模PI控制交流变频钻机旋转系统的模型，设计并进行了仿真实验。实验结果表明：交流变频驱动系统与直流驱动系统相对比，系统运行更可靠，钻头粘滑振动得到有效的抑制；基于不同趋近律滑模PI控制器结合了滑模控制和PI控制的优点，可以缩短到达滑模面的时间，改善系统的静态响应以及动态响应，提高系统的鲁棒性和稳定性。（3）针对多自由度钻机旋转系统，提出了交流变频多自由度钻机旋转系统的双面滑模PID控制方法，使系统不仅具有交流变频驱动系统的优点，还能快速进入滑模运动状态以及具有较强的鲁棒性。