摩擦和间隙广泛存在于机械系统中。摩擦是由两个相对运动的表面接触引起的，它是一种复杂的动态行为，特别是在低速运动区域，又会引起磁滞效应。机械传动系统中，又由于驱动单元（例如：电机）往往不和负载直接接触，而中间采用齿轮或丝杠传动这就出现了间隙。摩擦和间隙对系统性能的影响是互为重叠、同时存在的。在高精度控制系统中，如果控制器设计只考虑摩擦补偿而忽略间隙影响，系统性能很难达到理想效果，反之亦然。然而，在当前对高精度机械运动系统控制的研究中，很少有文献涉及到同时考虑摩擦和间隙的控制问题。本文对于含有摩擦和间隙的机械运动系统，进行了建模与跟踪控制研究，具体内容如下：第一，通过阅读国内外相关文献，结合国内外相关理论研究现状，分别对摩擦和间隙两种硬非线性的建模与补偿控制进行分析，提出了含有摩擦和间隙的机械系统研究目的。第二，对实际的含有摩擦和间隙的机械系统进行数学建模，以SRV02-ET机械旋转运动实验平台为研究对象，讨论同时含有摩擦和间隙非线性特性的补偿与跟踪控制方法。第三，针对具有未知磁滞类间隙的非线性系统，提出一种鲁棒自适应控制算法，利用投影算子对参数进行估计，设计自适应律，选取适当的李雅普诺夫函数证明系统的收敛性能并对系统进行仿真实验。通过仿真结果验证该方法的可行性。第四，对含有摩擦和间隙的机械系统，其中摩擦部分采用与速度有关的滑动摩擦，间隙部分则采用一种连续的死区间隙模型，结合非线性观测器，设计出自适应控制器，利用劳斯稳定性理论证明系统能够渐近收敛到稳定状态。通过实验仿真验证了系统具有良好的跟踪性能。第五，基于LuGre摩擦模型与连续的死区间隙模型，结合反步自适应算法，设计出鲁棒自适应控制器补偿系统中的摩擦和间隙。采用双观测器估计LuGre摩擦模型的内部摩擦变量，系统参数可以通过设计出的自适应律来估计。利用李雅普诺夫稳定性理论证明系统的有界性和收敛性。仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。第六，总结提到的含有摩擦和间隙的机械系统控制方法，分析不同控制策略的优点和不足。在本文研究的基础上，对所提出的问题给出相应的解决思路。