一个运动控制系统，传统意义上分为机械结构和控制算法两部分，怎样使两部分有效合理的结合以达到最优的运动控制效果一直是大家研究探讨的内容。经过50的发展，及无数科学家的努力，运动控制领域取得了丰硕的成果，随着半导体技术及加工工业的发展，新的生产要求给运动控制系统提出了更高的要求，这种要求趋向于高速高精度。面对这种严格的要求，我们可以从两方面考虑解决方案。首先提高机械系统本身性能，包括提高系统响应能力，实现更高加速度，高速度；提高刚性；减小非线性摩擦力；扩大的作空间等等，随着机械结构的不断改进，上面的好多性能都已经得到了实现。其次是从运动控制器的设计出发，希望控制器提供足够大的带宽，允许尽量多的信号通过且保持控制精度，具有强鲁棒性，对扰动输入及参数变化不敏感，有效抑制外部参数变化及高频噪声。一般来讲，准确的模型认识对设计一个精确度高，鲁棒性强的控制器是非常有帮助的，因此在设计控制器之前对机械系统的准确建模与辨识是必要的，在获得准确模型的基础上，针对其特点提出合理的控制算法是解决高速高精度问题的有效办法。本文的主要工作是依据这样的思路展开的，首先从系统建模和辨识入手，在辨识过程为得到尽可能多的系统信息采用了三种不同方法：开环，闭环及频域，通过比较大量实验得出了开环辨识和闭环辨识结果之间的关系，同时验证了它们在描述系统特性上的可行性。因为摩擦力是引起系统性能下降的一个主要因素，因此摩擦力辨识也包括在此论文中。接下来针对模型我们设计了简单的控制算法，包括极点配置及状态反馈，这种方法虽然能使系统稳定但有稳态误差的存在，因此引入了ZPETC作为前馈控制器，两者的结合，使得稳态误差得到有效的改善，但是这种方法受限于模型的准确性，如果有外界扰动出现，它的工作性能明显下降。在这种压力下，我们引入了二自由度鲁棒控制器，该控制器由摩擦了补偿器，反馈控制器，扰动观测器及前馈补偿器四部分构成，其中扰动观测器是我设计的重点，在参数适当的情况下，它可以实现实际的系统模型与理论模型拥有近似特性。大量实验证明，该控制器不但能系统达到我们所期望的运动精度，而且具有极好的鲁棒性能，能有效地抑制外部扰动，参数变化及高频噪声，基本能实现我们期望的控制器要求。