电动舵机是导弹控制系统中重要的控制子系统，电动舵机根据自动驾驶仪控制指令进行偏转，改变导弹的飞行姿态，其性能直接影响导弹的性能。受到制造工艺、安装精度制约，电动舵机存在间隙、摩擦等非线性因素，同时随着电动舵机日趋向高带宽、轻量化方向发展，电动舵机组件的弹性变形直接影响了系统的运动性能，因此，研究间隙、摩擦、弹性变形等非线性因素对电动舵机伺服系统动态特性的影响，并选择合适的方法来减弱、抑制或消除这些因素影响相当重要。本文以滚珠丝杠式电动舵机为研究对象，对电动舵机中的非线性因素进行理论分析和仿真分析，并以此为基础展开相应的控制理论与方法研究，且进行了实验验证。论文主要包括以下五个方面的内容：(1)依据系统总体指标，对电动舵机进行负载匹配、元件选型。同时根据第二类拉格朗日方程建立了电动舵机结构动力学模型，基于ANSYS对电动舵机进行模态及谐响应分析，得到舵机系统的固有频率和振型，并设计完成了满足要求的舵机结构。(2)考虑到间隙、摩擦、弹性变形等非线性因素，采用笛卡尔坐标法建立舵机的多体动力学模型，并通过ADAMS仿真分析了非线性因素对舵机性能的影响。结果表明非线性因素对舵机性能具有严重影响。(3)针对电动舵机系统的非线性、快时变等特点，设计改进自抗扰控制器，该控制器去除原有的跟踪微分器，采用线性误差反馈控制律和线性扩张状态观测器，引入Fal函数滤波系统。同时证明了系统的稳定性，提出了控制器参数的选择方法，基于NSGA-II算法对改进自抗扰控制器进行参数整定，通过ADAMS和MATLAB/Simulink构造机械和控制联合仿真平台，将建立的非线性舵机模型和改进自抗扰控制器进行联合仿真分析。通过不同条件下的输入输出分析，表明采用优化后的控制器，舵机系统动态和静态性能得到了改进。(4)为了探索基于观测器设计非线性控制器，本文分别设计了基于扰动观测器的电动舵机非线性PID控制器与基于降维观测器的电动舵机PID_LQR控制器，通过仿真分析，验证了改进控制器的可行性。结论表明改进的控制器具有很好的动态特性和抗扰性。(5)搭建半实物仿真平台，分别采用PI、自抗扰控制器和改进自抗扰控制器对滚珠丝杠式电动舵机进行控制，验证控制策略的可行性。实验结果表明跟踪±1°~±18°阶跃信号时，改进自抗扰控制器下系统上升时间为8~17ms，超调量为0~8.25%，稳态均方差为0.0094~0.0129；跟踪15sin(5πt)正弦信号时，改进自抗扰控制器能够消除位置平顶和速度死区，相位滞后0.06543rad，性能明显优于常规自抗扰控制器和PI控制器。该控制器减少了设计参数，位置跟踪超调量小，响应时间快，稳态均方差小，改善了舵机系统的动态和稳态性能。本文充分考虑了舵机系统中的间隙、摩擦、弹性变形等非线性因素，提供了一种综合考虑刚柔-非线性-机电耦合作用的电动舵机系统性能研究方法。该方法为电动舵机的研究提供了新思路，对今后进一步研究具有重要的参考价值。