随着数控机床、工业机器人等行业突飞猛进,行业对系统定位精度的需求日益增长,为提高伺服传动系统的定位精度,全闭环控制方案被广泛接受。全闭环齿轮传动伺服系统在齿轮装备时不可避免的存在齿轮间隙,由于齿轮间隙非线性的存在,导致全闭环齿轮传动伺服系统在传统控制方法控制下定位末端产生极限环振荡,不仅大大降低系统性能,而且严重情况下会发生断齿造成不可估量的损失。传统控制策略已无法满足系统性能要求,本文针对全闭环齿轮传动伺服系统定位末端极限环振荡进行深入研究,旨在解决全闭环齿轮传动伺服系统定位末端极限环振荡,提升齿轮传动伺服系统的控制性能。以齿轮传动伺服系统为被控对象,首先,本文建立了齿轮传动伺服控制系统模型,其中包含永磁同步电机模型、齿隙模型、齿轮传动系统模型。在此基础上,分别对半闭环、全闭环齿轮传动伺服控制系统的优缺点进行了对比与分析。然后,针对全闭环齿轮传动伺服系统末端极限环振荡问题,采用描述函数法对非线性系统极限环振荡机理进行分析,并得出齿隙非线性对全闭环齿轮传动伺服控制系统的影响以及影响因素,为后续抑制系统极限环振荡提供理论基础。其次,针对齿隙非线性引起全闭环伺服系统末端极限环的振荡问题,研究了一种基于轴转矩观测器的全闭环齿轮传动伺服系统反步控制方法,结合系统数学模型,设计了速度环、电流环反步控制子系统,并分析其子系统稳定性。针对速度环子系统中齿隙非线性不可微的特点,采用状态观测器对轴转矩进行观测,从理论上对轴转矩观测器参数选取以及观测误差进行了分析,并分别对轴转矩观测器以及轴转矩观测器结合反步控制的稳定性进行了证明,实现齿隙非线性引起全闭环齿轮传动伺服系统末端极限环振荡的抑制。最后,设计了基于轴转矩观测器的全闭环齿轮传动伺服系统反步控制方法的实验对比方案,并在以DSP+FPGA为双核控制器的齿轮传动伺服系统实验平台上进行了正确性、有效性的实验验证。实验结果表明,本文所提出的基于轴转矩观测器的全闭环齿轮传动伺服系统反步控制方案可以有效的抑制定位末端极限环振荡,并提高齿轮传动伺服系统的动、稳态性能。