遥控武器站是一种集态势感知、目标搜索和火力打击功能于一体的武器系统,在现代战争中发挥了非常重要的作用。伺服机构是武器站实现高性能运动的关键部件,对武器站的瞄准和打击精度有直接的影响。为此本文重点围绕伺服机构运动性能提升问题,从动力学建模、摩擦补偿、测速滤波及扰动补偿、轨迹指令规划和算法快速原型实现等方面开展了深入研究,以为各类武器站高性能控制系统的研究与开发打下基础。论文主要工作如下:1.对伺服机构的主要组成部分,即驱动部分、结构部分和传感器部分进行了详细分析,构建起了能够有效描述伺服机构动力学行为的机电耦合动力学模型;通过理论分析与仿真模拟相结合的方式,重点分析了机构主要参数对低速平稳性、稳定精度及定位精度等性能指标的影响。结果表明:在RV传动伺服机构中,电流环带宽、传动摩擦、传动空回和测速噪声对伺服性能的影响最为显著。2.针对伺服机构中影响稳定精度及低速平稳性的关键因素——摩擦特性,开展了RV传动伺服机构的摩擦建模和补偿方法研究。所提出的摩擦模型分为预滑动区和滑动区两个部分。在预滑动区,通过对RV传动伺服机构开展加载-卸载实验,获得了机构的弹性变形回复特征,基于该特征构建了预滑动摩擦与位移的对应关系,解决了因测速精度受限导致传统预滑动摩擦模型失效的问题;在滑动区,在传统Stribeck摩擦模型基础上,通过细分角度空间,获得了滑动摩擦与角位置和角速度的关联关系,解决了因装配误差和负载不平衡引起的相同转速下不同角位置处摩擦阻力不均匀的问题。基于改进的摩擦模型进行前馈补偿算法研究,并通过实验检验了模型有效性。实验表明,与未进行摩擦补偿以及采用传统Stribeck模型进行摩擦补偿相比,采用本文提出的摩擦模型能够将稳定精度分别提升50%和37.5%,低速运动平稳性分别提升50%和14.16%,从而说明了本文提出的RV传动摩擦模型更为有效,能够提升伺服机构的稳定精度及低速平稳性能。3.为从编码器角度中提取信噪比高、实时性强、准确性好的转速信息,同时对伺服机构扰动转矩进行准确观测与补偿,提出了一种基于状态扩展卡尔曼滤波（SAKF）的复合控制方法。该方法用于速度控制回路中,由SAKF、前馈控制器、反馈控制器等三部分构成,其中SAKF用于进行速度滤波及扰动观测补偿,前馈控制器用于提升速度回路带宽,反馈控制器用于对运动误差进行修正。详细给出了复合控制策略的原理、设计、实现及参数整定方法,并进行了实验验证。实验结果表明:相比于PI控制,采用该控制方法能够使稳定精度提升40%,低速运动平稳性提升88%。4.轨迹规划是提升伺服机构大范围调转时运动平滑性的必要措施。如何在保证机构运动平滑性的同时兼顾快速性和定位精度,是轨迹规划需要解决的重要问题。为此,本文结合伺服机构的速度约束、功率约束及转矩约束方程,提出了一种基于动力学约束条件的S曲线轨迹规划参数整定方法,可有效地保证大幅调转过程中机构运动的平滑性、快速性及定位准确性。5.伺服机构的运动控制算法涉及因素较多,算法结构复杂,手动编写算法周期长、调试难度大。为解决这一问题,论文提出了一种运动控制算法的快速原型设计与生成方法,该方法先在Simulink环境下对不同的控制单元进行图形化设计,并通过软件在环和半实物仿真,对控制算法的合理性、算法离散化可行性进行测试和检验,然后根据目标原型机的软件架构生成目标代码,论文详细说明了目标算法的代码自动生成过程。所研究的快速原型设计与生成方法能够显著缩短控制算法开发周期。