XY伺服机构是一种常见的运动控制系统。近年来，为了满足大功率、大行程、高速度和高加速度等生产要求，采用双边同步带传动的XY伺服机构逐渐在工业生产设备中占有了一席之地。如何对该类系统进行有效的控制也成为了一项亟待解决的课题。为了给出适合实际使用的控制策略，本文主要进行了以下三个方面工作：一是对被控系统进行建模分析。经验表明，良好的模型有助于发现控制中的主要矛盾，也是控制器设计和分析的基础。本文利用力学方法建立了同步带传动系统的数学模型，并给出了参数估计的有效方法。进一步，利用系统辨识出的电机模型，本文给出了单轴同步带传动伺服系统的完整模型。二是针对单轴柔性驱动伺服系统的具体控制问题，利用自抗扰控制技术对传统PID进行合理改进。其中，跟踪微分器被用来对系统的过渡过程进行“安排”以及提取微分信号，从而避免了系统的过冲响应和噪声放大。另外，本文还提出了“复合扩张状态观测器”，并用其对Y向伺服系统进行扰动估计，并加以动态补偿。三是对多电机的协同控制问题进行了研究。本文引进基于位置指令修正的交叉耦合控制结构代替了经典的交叉耦合结构，提高了协同控制器的工作效率。然后，分别利用比例调节器和PD调节器对系统中两对同向电机进行了同步控制。最后，给出了一种基于轮廓误差传递函数的多轴协同控制器的一般设计方法，并将其应用于本文所研究的XY伺服系统。本文结合实际应用背景，对双边同步带传动的XY伺服机构的主要控制问题进行了深入研究，给出了相应的控制策略，并利用MATLAB对所设计的控制器的性能进行了仿真验证，对工程实践具有指导意义。