伴随着科学技术的不断发展,伺服系统作为运动控制领域的一个重要分支,凭借其高速、高精、高性能等优势在空间探测、深空通信、国防工业以及机器人工业等领域有着越来越广泛的应用。伺服系统的典型机械传动结构是由高速伺服电机驱动减速传动机构,再由传动机构带动负载运动,完成能量的转换。一方面,机械结构本身必然会存在诸如齿隙、摩擦等非线性环节,影响系统跟踪速度与精度从而妨碍系统设备正常运转;另一方面,系统执行器也会受到实际工业过程中输入限制产生饱和非线性扰动,导致系统产能降低,无法稳定运行。因此,对于有高精度跟踪和快速平稳性要求的伺服系统而言,非线性问题是提高系统控制性能的主要障碍。这将直接影响到高性能伺服系统瞬态响应速度和稳态跟踪精度,进而影响到系统稳定性和可靠性。为了提高系统控制性能,应当设计合适的辨识和补偿方法以消除非线性对系统的不利影响。关于伺服系统中普遍存在的非线性扰动,本文将使用先进的自适应控制算法,并结合跟踪微分器和观测器对伺服系统进行观测与补偿,以便解决非线性扰动所带来的种种问题。通过检索大量国内外研究论文,并考虑实际应用,本文设计离散时间系统并对其进行控制器设计。论文的主要工作与科研内容包括:（1）对于伺服系统中最常见的齿隙非线性环节进行模型介绍,结合目前国内外前沿科研成果,对齿隙非线性作了较为详细的说明,考虑到传统的齿隙模型存在的问题,引入模糊逻辑系统,提出改进的齿隙模型,利用模糊值直接描述齿隙非线性斜率。同时,分析了自适应模糊控制的数学模型及其数学特征,介绍提出的模糊控制方案与模糊补偿策略,将连续时间控制方案扩展到离散时间系统中;（2）设计一种自适应动态面模糊控制方法,用以解决离散时间伺服系统中输入端含饱和非线性的问题,同时,针对执行器饱和问题,引入模糊补偿器通过模糊特性来对执行器进行干扰抑制。设计改进的HOSM观测器以实现对未来输出预测,同时,选取模糊逻辑系统（FLS）,利用其特性避免了控制器的奇异性。此外,对多个具有执行器饱和的系统进行了仿真和数值算例,结果表明,在存在状态不可测的离散系统中,提出的控制方案具有良好的鲁棒性,并有效地补偿了执行器饱和引起的干扰;（3）对于一类具有齿隙非线性扰动的离散时间系统,利用设计的模糊齿隙模型描述系统中齿隙非线性部分,通过模型本身的线性项与类扰动项进行消模糊逼近,构建一种改进的精确扰动观测器,在原有设计中引入跟踪微分器的非线性函数,从而实现对系统扰动的观测与补偿。最后,通过李雅普诺夫稳定性理论证明其稳定性与可行性,进而通过实验仿真验证了所提出的控制方案。