二维转台系统广泛应用于各类工业系统以及军事装备中。有着高精度、小型化与轻量化的设计需求。目前,空间二维转台系统普遍采用无刷直流电机通过齿轮减速实现驱动,由于无刷直流电机具有力矩波动大、控制精度较低等问题以及齿轮传动存在齿隙非线性问题,会对空间二维转台的整体控制性能产生影响。传统机械消隙方式存在结构复杂、可靠性差等缺点。针对上述问题,本文设计一款基于双永磁同步电机实现消除齿隙的空间二维转台系统,以满足高精度、小型化与轻量化的设计需求。首先,设计双电机联合驱动方案。建立了基于齿轮传动间隙的双电机系统非线性动力学模型与控制模型。针对齿隙非线性问题,设计了双电机系统力矩控制算法;针对双电机系统单速度环控制结构,设计单速度环速度反馈控制算法。将具有非线性特性的系统转化为线性的系统进行控制。建立了转台双电机系统的控制模型,利用仿真验证了线性化控制算法的有效性。其次,针对二维转台的具体参数要求,对系统结构进行了规划,确定了系统结构方案,建立了空间二维转台系统三维模型。并针对系统各项指标,对双电机系统控制器硬件电路进行了设计规划。针对系统主要传动构件,进行了力学仿真分析,验证双电机系统较单电机系统具有更优越的力学特性,同时能够减小系统的控制难度。然后,设计了具有高控制性能与满足小型化需求的电机系统。进行了电机结构的设计,确定了槽极数配比方案,对于电机气隙、靴部、齿部、轭部等具体参数,利用电磁仿真逐步优化,确定电机具体结构并给出电磁仿真以及力矩仿真结果,针对电机运行过程中的铁耗与铜耗,分析电机发热量,进行电机的温度场仿真,验证电机系统的温升符合要求。为了提高系统动态控制性能,设计了基于前馈的复合控制方案,利用仿真对复合控制方案的有效性进行了验证。最后,搭建了转台双电机系统实验平台。分析了电机伺服系统死区特性,对控制器输出功能进行了验证并确定死区时间。进行了永磁同步电机系统的调试实验,对永磁同步电机控制性能进行了验证。针对二维转台方位系统,进行了双电机系统控制特性实验,验证了二维转台双电机系统能够实现消除齿隙的功能并且提高了系统的控制精度。