运动控制系统广泛用于现代制造业的各个领域。直线伺服系统是一种可以直接输出直线进给运动的运动控制系统,因其具有结构简单、定位精度高、易于调节和控制等特点,被广泛用在需要实现高精度直线运动的场合。由于运动控制系统中常常存在外界扰动、模型参数不确定变化等因素,需要对运动控制系统中的运动控制器和控制算法进行研究和设计。在运动控制系统中,通常需要系统实现对给定信号的完全跟踪。首先,根据运动控制系统是否具有非最小相位零点,可以将运动控制系统划分成最小相位系统和非最小相位系统。针对最小相位系统,本文介绍了反馈控制器加前馈控制器的二自由度控制策略,在得到前馈控制器的结构后,提出了基于模型和基于数据的牛顿迭代学习控制算法来更新前馈控制器参数,提高系统的轨迹跟踪性能。另外,根据系统输入轨迹的阶数和控制精度的要求,可以调整二自由度控制策略中前馈控制器的阶数,以满足不同运动控制场合的要求。然后,针对非最小相位系统,非最小相位系统中存在的非最小相位零点会致使系统不稳定,不能使用系统的精确逆来设计前馈控制器。本文采用非最小相位零点忽略技术、零相位误差跟踪控制技术、零幅度误差跟踪控制技术来设计非最小相位系统的前馈控制器,所研究的三种模型逆控制技术能够改善非最小相位零点带来的系统不稳定现象。实际的运动控制系统中常常存在外部干扰等一系列问题,影响系统的轨迹跟踪精度和稳定性,本文针对非最小相位系统的非最小相位零点变化问题,引入前馈控制器参数自校正控制结构,实现对前馈控制器参数的自动校正。最后,介绍了实验中所使用的永磁同步直线电机伺服系统的硬件平台和软件平台。针对最小相位系统,在MATLAB平台进行了建模和仿真,并进行了最小相位系统前馈控制器的参数优化实验,验证所研究的前馈控制器结构的合理性和参数优化算法的可行性。并通过仿真验证了三种模型逆技术在非最小相位系统中的应用和自校正控制结构算法在非最小相位系统参数发生变化时的校正效果。