机电作动系统是一种通过控制电机间接控制负载运动的特殊伺服系统,在航空航天、国防科技领域应用广泛。传动机构是机电作动系统中十分重要的一个环节,它连接了驱动电机以及负载,电机侧力矩经过传动机构后可以等比例放大,为拖动负载提供足够的转矩。传动机构本质上是一组齿轮,齿轮传动过程中会存在齿隙非线性特点,给整个机电作动系统带来不利影响,并且这种影响难以避免,使得系统速度跟踪性能下降。本文针对齿隙非线性对于机电作动系统速度跟踪的影响进行了研究。在广泛调研齿隙模型的基础之上,结合实际应用,选取了最常见的两种齿隙模型,并对这两种模型分别提出了相应的模型辨识算法。一种选取的模型为死区模型,将死区模型分为三段线性模型并分别使用最小二乘法进行辨识。第二种选取近似的连续死区模型,这种模型无需分段处理,是一种连续可微模型,对这种模型使用遗传算法进行参数寻优,辨识出对应的模型参数。为了验证所选模型的有效性以及辨识算法的可靠性,本文在伺服作动平台做了辨识补偿实验,实验证明了模型的准确性。齿隙非线性对机电作动系统速度跟踪的影响尤为明显,为了抑制这种非线性,需设计合理的补偿控制算法。本文基于死区模型提出了一种基于模型补偿的机电作动系统控制方案,通过补偿电流来抵消齿隙非线性。齿隙模型补偿可以消除齿隙非线性,但是在实际辨识过程中,辨识参数难免会出现误差,加上其他一些偏差如电流跟踪误差以及模型不准确性,为此设计滑模控制来压制这类不确定。普通的滑模控制器会存在抖振现象,限制了滑模控制在实际工程中的应用,本文提出了基于等速趋近律的机电作动系统连续滑模控制方案,有效地避免了抖振现象。仿真对比连续滑模控制算法与基于齿隙补偿的连续滑模控制算法,表明了后者具有更好的抗干扰能力。对齿隙模型偏差以及电流跟踪误差使用连续滑模控制需要设计合理的切换增益,切换增益会导致稳态时速度波动过大。为了提高系统的抗干扰能力和速度跟踪效果,本文对这部分扰动设计了广义比例积分观测器(GPIO)进行估计,设计相应的前馈补偿控制,最终得到基于齿隙模型补偿及GPIO前馈补偿复合连续滑模控制的机电作动系统控制方案。对比结果证明了基于模型补偿+GPIO前馈补偿的连续滑模控制方案具有更好的抗干扰性能,提升了系统速度跟踪性能。