机电执行器(Electromechanical Actuator,EMA),是一种将电能转换为机械能的系统,主要将伺服电机、精密传动装置、制动器、编码器、驱动器等集成在一个系统中,被广泛应用于飞机、火箭、机器人、汽车、轮船等领域。机电执行器是机电系统的核心单元,直接决定着整机的性能,而EMA的性能主要取决于其控制系统。因此本文针对机电执行器控制系统开展研究,主要研究内容如下:(1)分析了永磁同步电机的驱动控制方法及其数学模型,讨论了谐波减速器在整个系统中的影响及误差模型,研究了系统的闭环控制策略,在MATLAB/Simulink中建立了机电执行器的数学仿真模型,为执行器高精度控制策略的研究提供基础。(2)基于所建立的EMA模型,分别在速度环使用传统PID控制和滑模控制进行了建模仿真分析。结果表明使用滑模控制器,能够提高输出端的速度控制精度,并且增快响应速度,抑制抖动。讨论了基于分析非线性扩张状态观测器的扰动补偿策略,利用此方法可以对机电执行器中的扰动进行有效的观测和补偿。(3)针对机电执行器的驱动控制需求,将整个硬件电路的设计主要分为电源电路模块、驱动电路模块、控制电路模块、通信模块四大部分,分别详细的研究个模块的设计思想与实现方案。并且根据之前的设计的算法,确定了智能舵机的控制算法,并完成控制算法的设计与编写。(4)对研制的机电执行器控制系统分别在速度模式和位置模式下进行了实验,验证了所制作的驱动控制电路的可行性,进一步验证了所提出的驱动控制算法的有效性。