机电位置伺服系统是一种应用极为广泛的自动化系统。本文以一个具体的不确定非线性机电位置伺服系统(某一型号的伺服系统)的预研为背景，针对不确定非线性机电位置伺服系统的研究现状、存在的主要问题以及工程实际应用的基本要求，对系统的结构和控制进行了理论及仿真研究，建立起系统化的设计框架，并将研究成果应用到该不确定非线性机电位置伺服系统，取得了良好的控制效果。本文的主要工作和所取得的研究成果有以下几个方面： 1．对存在非线性和不确定性的机电位置伺服系统，建立了接近工程实际的系统模型。对影响系统性能的非线性摩擦、机电综合谐振、动力齿轮传动链空回、PWM载波频率等主要因素进行了分析，并采用了相应的摩擦辨识与补偿、消隙传动、控制输出非线性调制等方法，以消除或减弱其对系统的影响。 2．针对实际的不确定非线性机电位置伺服系统，研究了三种不同的系统结构和控制器设计方法： (1)基于PID控制策略和滑模控制策略，以工程近似方法设计了具有三个控制环路结构的双模控制系统。建立了一种可以产生任意有限幅值和频率的对称三角波的算法；提出了一类线性系统的非线性控制方法。 (2)基于自适应控制原理设计了系统的速度环路，以控制器参数在线调整方式应对非线性、不确定性和模型简化对系统的影响。提出了一种改进的模型参考自适应控制策略；针对自适应控制器参数快速调整过程系统的稳定性问题，提出了一种简便的解决方法。 (3)基于变结构控制原理和自适应原理，对应系统的两种不同工作模式，分别设计了相应的控制器。提出了一种改进的指数趋近律。 3．为方便伺服系统工程师构建一个满足指标要求的系统，开发了一个简易的机电位置伺服系统计算机辅助设计软件包。使伺服系统工程师能够应用该软件包，在已知系统指标要求前提下，借助软件提示，输入各已知数据，最终可设计出满足系统指标要求的机电位置伺服系统。