伺服控制技术在工业制造和日常的生活当中有着非常广泛的应用,如数控机床、工业自动化、机器人等领域。随着微型处理器和电力电子技术的快速发展,高性能单片机以及DSP等芯片的出现,促进了数字化控制伺服系统的快速发展。同时,矢量控制技术和直接转矩控制技术的提出与发展,使得交流电机的控制更加简单,为交流电机伺服控制技术的发展奠定了坚实的基础。伺服控制系统正向着高性能、高精度发展,因此研究先进伺服控制技术具有十分重要的意义。本文首先针对典型的二阶伺服系统,提出一种带扰动补偿的复合非线性控制(RCNC)方案,以实现伺服系统的精确跟踪控制。该方案包含用于实现快速响应的线性控制部分,用于抑制超调量的非线性反馈部分和用于消除稳态误差的扰动补偿机制,并使用扩展状态观测器来估计系统的不可测量状态变量和未知扰动。将算法应用到无刷直流电机速度控制系统,在MATLAB/Simulink上进行仿真并在TMS320F28335DSP进行实验研究,结果表明,该方案能够实现对目标转速的快速、平滑和准确的跟踪并且对扰动和参数变化具有良好的鲁棒性。其次,根据永磁同步直线电机在dq坐标系下的数学模型,构造位置伺服系统的状态空间模型,将复合非线性控制引入离散时域设计并应用到直线电机位置伺服系统。接着在MATLAB/Simulink上搭建了系统仿真模型,采用RCNC进行位置控制的仿真实验,研究在不同目标位置、不同扰动因素以及参数摄动情况下RCNC的控制性能。仿真结果表明该方案有较好的瞬态性能和稳态精度,对扰动有较好的抑制能力,同时对参数摄动有较好的鲁棒性。在此基础上,研究了模型预测控制与复合非线性控制相结合的策略,提出了利用模型预测控制进行初始阶段的跟踪控制、当系统状态进入目标邻域后改用复合非线性控制进行平稳控制的双模控制方案,并应用于直线电机位置伺服控制,在MATLAB/Simulink中进行了仿真分析,结果表明该控制方案在大范围的目标位置下具有良好的跟踪性能。最后,以TMS320F28335DSP芯片为核心,配合电机驱动模块及外围硬件电路,搭建永磁同步直线电机的伺服控制实验平台。对伺服控制系统进行软件和硬件设计,采用离散时间复合非线性控制方案,实现对直线电机位置的控制。在CCS软件系统上编写了相应的控制算法,并在不同位置目标下验证了复合非线性控制器的有效性。实验结果表明离散时域下的鲁棒复合非线性控制器(RCNC)能够准确、快速地跟踪给定目标位置,具有良好的控制效果。