随着电液伺服系统广泛应用在更高控制精度、更快响应速度的工程领域,其本身的非线性环节和外干扰已成为制约电液伺服系统性能进一步提升的障碍。当前,除了经典线性控制器外,更多的非线性控制器长期处于理论探讨阶段,很少能够应用到实际系统中。本文依托国家自然科学基金项目,以双向同步电液伺服系统为研究对象,探讨激振加载过程中典型非线性环节的影响,设计可实用、合适的非线性补偿控制器,从数学建模、仿真分析和实验验证三个方面开展论文的研究工作,主要内容有:首先,阐述了电液伺服系统及其非线性补偿控制的研究现状和发展趋势,分析了现阶段电液伺服控制中存在的问题。以电液伺服三轴试验仪为基础,设计了双向同步电液伺服系统,为非线性环节的机理探讨、模型分析和实验验证打下坚实的基础。接着,结合搭建的双向同步电液伺服系统,分析了摩擦和负载等典型非线性环节的产生机理和实验现象,并建立相应的数学模型,探讨了双向同步控制系统不确定的耦合非线性环节及其对实验结果的影响。其次,针对上述摩擦、负载和耦合非线性,分别提出了合适的非线性控制器,实现了有效的补偿。利用MATLAB/Simulink完成了仿真补偿控制研究,并将控制结果与经典PID控制器相比较,分析两者在输出幅值、相位以及耦合之间的控制误差。仿真结果表明,所提的非线性补偿控制器在幅值补偿、相位修正和耦合同步性方面明显优于经典PID控制器。最后,根据控制算法编写了运算速度快的控制程序,利用双向同步电液伺服系统完成了实验验证工作。实验结果表明,所提非线性补偿控制器对负载和耦合非线性均有较好的补偿效果,其中非线性负载补偿控制的输出误差至少减少了25%,非线性耦合补偿控制的同步误差至少减少了20%。