随着科学技术的发展,永磁同步电机在武器伺服系统中的应用越来越广泛。由于机动目标的运动轨迹无法预知且变化较快,而且从指挥仪下达的指令信号中难以获得较高质量的前馈控制信号,因此武器伺服系统需要在不依赖前馈控制信号的前提下具有较高的动态响应性能和稳态精度。同时永磁同步电机驱动的武器伺服系统是一个高阶、强耦合的复杂非线性系统。因此如何建立便于控制律设计的结构简单且精确的系统模型,以及如何提高伺服系统动态响应性能和稳态精度均有待进一步的研究。本文基于吴宏鑫院士提出的特征模型理论,针对一类永磁同步电机位置伺服系统的建模、伺服系统中摩擦和齿隙非线性的补偿以及不依赖前馈控制信号的高性能控制律设计等问题进行了探索和研究,主要内容如下：(1)建立了所研究的一类位置伺服系统的动力学模型。为便于控制器的设计,对系统模型中摩擦和齿隙的不可微模型进行了光滑处理,并通过仿真验证了光滑后齿隙和摩擦的建模误差在允许范围内。(2)研究了影响一类位置伺服系统特征建模精度的因素。分析了采样时间、输入指令以及特征模型参数辨识算法数据处理对建模精度的影响,并通过仿真实验进行验证,为提高位置伺服系统特征模型的建模精度提供了依据。为了验证特征模型应用于一类位置伺服系统的可行性,通过仿真分别验证了齿隙和摩擦光滑前后系统的特征建模精度。(3)由于所研究的一类位置伺服系统的指令信号复杂,实际工作时精确的前馈信号难以获得,给出了一种智能积分控制策略,不仅使得系统在输入为阶跃、斜坡和正弦等典型信号时均能获得较高稳态精度,而且减小了积分环节的滞后性对系统动态性能造成的不利影响。(4)针对单电机齿轮传动位置伺服系统中齿隙对系统跟踪精度影响较大的问题,提出了一种基于特征模型的齿隙补偿方法,从系统实际输出和特征模型输出的差异中提取齿隙补偿信息用于对齿隙进行补偿控制,进一步提高系统的跟踪精度。(5)介绍了本课题组研制的位置伺服系统实验平台的硬件构成和软件设计。并在该实验平台上验证所设计的基于特征模型的“黄金分割自适应+智能积分+齿隙补偿”复合控制器的性能,实验结果表明所设计的复合控制器具有较好的性能。