现代战场上,高速导弹、智能弹药等精确制导空中目标呈现出速度更快、机动性更强、可探测概率更小的发展趋势,给国土防空系统带来巨大压力。在对抗机动目标方面,车载防空武器具有反应迅速、火力转移快、效费比高等优点,能够在现代防空体系中发挥重要作用;在远程精确打击方面,车载多管火箭炮等射程越来越远,精度越来越高,可配备高爆弹、燃烧弹、子母弹等,能够承担对地面要害目标的远程压制任务。这对车载武器伺服系统的快速性、精确性、鲁棒性、动态性能等提出了更高的要求,给伺服系统的设计和控制带来严峻挑战。针对车载武器伺服系统新的需求,本文研究了一类交流伺服系统的特征建模和自适应控制方法。研究了伺服系统的特征建模方法,具有阶次低、辨识参数少且收敛快、能够反映系统参数大范围变化的优点;研究了系统非线性因素和扰动的速度内环补偿方法,能够对转矩强扰动、齿隙非线性等因素进行快速抑制;将特征建模与自适应终端滑模控制相结合,研究了高性能位置控制器设计方法,并通过实验平台验证了控制策略的有效性。本文主要内容如下:（1）针对一类交流伺服系统的特征建模问题,给出了特征模型的推导方法和特征参数的范围,分析了影响特征建模的因素。分别采用两种无限逼近的平滑模型,代替伺服系统动力学模型中的摩擦Lu Gre模型和齿隙死区模型。利用微分几何理论,将动力学模型通过微分同胚变换为标准形式,并对其进行离散化,推导出伺服系统的离散二阶时变特征模型,结合伺服系统特点和采样时间范围,给出了特征参数范围和约束条件。通过仿真验证了特征模型与动力学模型之间的等价性,分析了影响特征建模的因素。仿真结果表明,特征模型能够反映不同负载转动惯量,为基于特征模型的自适应控制器设计提供了基础,但转矩扰动和传动机构齿隙对特征参数辨识和建模精度有较大影响,需要寻求新的方法来克服其不利影响。（2）针对转矩强扰动伺服系统中存在的摩擦非线性环节、转矩强扰动和系统惯量大范围变化等问题,提出了一种基于集总扰动三阶扩张状态观测器（TESO）的电流给定补偿器和基于特征模型的离散自适应终端滑模位置控制器（DATSMC）设计方法。将伺服系统动力学模型中的摩擦力矩、冲击力矩和系统参数不确定性归入集总扰动,设计了一种集总扰动三阶扩张状态观测器和电流给定补偿器,利用观测结果在速度环内进行补偿,证明了观测器的收敛性,给出了观测器参数的取值方法。在补偿后的动力学模型基础上建立了系统的特征模型,提出了一种基于特征模型的离散自适应终端滑模位置控制器,证明了闭环系统的有限时间稳定性,给出了控制器参数的取值范围。通过仿真验证了所提控制方法能够适应系统惯量大范围变化,所提电流给定补偿器能够快速抑制转矩强扰动的影响。（3）针对含齿隙伺服系统中存在的齿隙非线性环节、传动环节柔性和负载转动惯量变化等问题,提出了一种基于集总扰动五阶扩张状态观测器（FESO）的电流给定补偿器和基于特征模型的离散自适应二阶终端滑模位置控制器（DASTSMC）设计方法。将伺服系统动力学模型中的齿隙环节非线性部分看作等效扰动,与系统其它扰动和不确定性一同归入集总扰动,设计了一种集总扰动五阶扩张状态观测器和电流给定补偿器,利用观测结果在速度环内进行补偿,证明了观测器的收敛性,给出了观测器参数的取值方法。在补偿后的动力学模型基础上建立了系统的特征模型,提出了一种基于特征模型的离散自适应二阶终端滑模位置控制器,证明了闭环系统的有限时间稳定性,给出了控制器参数的取值范围。通过仿真验证了所提控制方法满足阶跃、斜坡和正弦三种典型指令信号下的性能指标,并能够适应不同的负载转动惯量和抑制系统扰动,所提电流给定补偿器能够进一步抑制齿隙非线性的影响。（4）基于自行研制的全数字化伺服系统实验平台,提出了一种复杂条件下伺服系统综合控制算法的实验验证方法。设计了改变负载转动惯量和产生强转矩扰动的方法,并通过调节电机与负载之间的齿隙宽度和引入传动环节柔性、摩擦非线性等因素,来模拟武器伺服系统在复杂条件下的运行状态。在全数字化伺服系统实验平台上,分别从电流环、速度环、位置环层面,对伺服系统综合控制算法进行了实验验证。进行了快速精确调炮和抗扰模拟实验,实验结果表明所提DATSMC+TESO能够适应大范围的惯量变化并快速抑制转矩强扰动的影响。进行了高精度跟踪机动目标模拟实验,实验结果表明所提DASTSMC+FESO能够高精度地跟踪变化的指令信号,并适应不同的负载惯量和快速抑制齿隙非线性的影响。