本文以航弹舵机控制项目为应用背景,设计滚珠丝杠电动舵机系统,并对该系统进行数学建模及仿真。以经典鲁棒控制理论及现代滑模控制理论为基础,考虑舵机系统工作中存在的模型不确定性和外界扰动对系统的稳定性和性能影响,研究了电动舵机系统鲁棒观测补偿控制及滑模观测补偿控制。本文的主要工作包括以下几个方面:1.以航弹舵机控制项目为应用背景,根据所提的电动舵机技术指标要求进行滚珠丝杠电动舵机系统,包括舵机减速传动机构、永磁直流伺服电机、反馈电位器等部件的设计;2.简要分析舵机系统样机特性,建立舵机系统各部分的数学模型,求解传递函数,串联舵机各环节以推导得出全电动舵机系统数学模型。设计不完全微分PID控制器,分别进行静、动态性能的仿真测试分析,验证基本控制器良好的控制性能;3.基于鲁棒控制基本理论设计电动舵机鲁棒观测补偿控制。对电动舵机伺服鲁棒控制方法进行研究:分析电动舵机系统不确定性和系统参数灵敏度,给出参数对系统稳定性影响大小的结论;设计鲁棒观测补偿控制器,并对负载扰动的抑制效果进行分析。通过对比仿真不同形式指令信号及外部负载条件下鲁棒控制效果,验证鲁棒观测补偿控制方法的有效性。舵机系统采用鲁棒观测补偿控制策略虽然能够对干扰力矩进行抑制,但仍存在慢收敛速度、弱抗扰性等不足,因此进一步对舵机系统的滑模观测补偿控制方案进行研究;4.针对鲁棒观测补偿控制方法存在的调节速度较慢、系统动态响应振荡较为剧烈等不足,对电动舵机伺服系统滑模观测补偿控制进行研究:基于时频域分析比较将传统电动舵机三阶模型降阶为面向控制的二阶系统;设计有限时间收敛串联滑模观测补偿器,实现对电动舵机系统模型误差的高精度快速观测。通过对比仿真充分验证了滑模观测补偿控制方法的优异性能。