齿轮测量中心是实现齿轮全参数测量的数控仪器。为进一步提升仪器性能、研发新型产品、跟踪国外的先进技术,采用直接驱动技术是必然趋势。直接驱动技术就是电机不经过任何传动链直接驱动负载,具有系统响应快、灵敏度高、随动性好、速度和位置精度高等优点。论文研究的工作是将直接驱动技术应用于伺服系统,从而对仪器的数控系统进行改进,提升现有型号仪器的性能,并为将来研发可测量更大惯量齿轮的新型仪器打下理论与实践的基础。论文首先对直接驱动技术的发展现状进行综述,分析了现有仪器数控系统的组成、结构和控制性能要求,就当前控制系统存在的不足,提出了基于直接驱动技术的仪器数控系统的方案,在直线轴上使用直线电机(DDL)消除传动链的误差,提高测量精度。在旋转轴上使用直接驱动电机(DDR)大幅提升被测齿轮的负载惯量,提高旋转轴的低速运行平稳性能。然后研究可实现DDL和DDR电机控制的伺服控制卡的原理和使用方法,设计并实现了直接驱动伺服系统,分析了伺服驱动器中的控制算法,对驱动器内部参数和负载惯量等外部参数进行辨识,建立了DDL电机轴和DDR电机轴的控制系统数学模型并进行系统仿真。再后编写板卡上运行的控制程序,并开发了一套用于WINDOWS下访问控制卡的接口函数库,提出了一种实现WINDOWS下访问PCI设备的方法。最后对伺服系统的实际控制性能和整机测量性能进行了实验验证。论文分析了各控制参数对系统的影响,给出了系统最终能够达到的性能指标,并提出了两种在系统惯量大范围变化的情况下保持系统稳定的方法。