机载伺服系统是各类飞行器中的关键部件,直接关系到飞行性能和飞行安全。现代飞行器的飞行空域和速域不断扩大,飞行动压高,舵面负载力矩及转动惯量大,要求伺服系统兼具高功率密度、高控制精度、高动态特性和高容错性能。采用机电伺服系统替代液压系统已成为航空航天领域高性能伺服系统的研究热点和发展趋势,其中高可靠容错技术、高动态控制方法以及高效率驱动策略,是实现高性能机电伺服控制需解决的关键问题。本论文以机载机电伺服系统为对象,为提高其容错性、动态特性、稳态性能和系统效率展开研究,主要内容包括:1、为提高系统容错性,提出了无力纷争的双余度机电伺服系统,运用速度交叉反馈协调控制技术,提高了故障时的瞬态性能,提升了系统带宽。提出了舵机的特征模型及其在线故障检测算法,解决了传统模型监控方法因速率饱和非线性和大范围变化的不确定气动负载所导致的虚警率高、检测时间长和检出率低的问题。2、为提高系统动态特性并避免超调和抖动,针对位置控制设计了基于舵机特征模型的近似时间最优多模控制策略。不仅考虑了内环特性对控制的影响,而且将最优切换线改为切换区,实现了快速平稳的控制。针对速度控制设计了含旋转变换的同步电机复合控制器。通过对前馈和反馈通道分别设计独立的旋转变换,解决了传统前馈控制难以反映信号的相位特征,在电机高速时性能难以发挥的问题。提出了恒转矩电流驱动策略,消除了换向转矩脉动,提升了系统功率密度。3、为实现大功率机电伺服系统的高效率驱动,设计了电流相位角自适应复合控制策略。利用母线电流等辅助变量进行自适应前馈补偿并结合反馈,完成对电流相位角的快速精准控制,使内功率因数为1,显著减小了驱动电流。为可靠地检测电流相位角,提出了内功率因数角的容错测量方法。此外,提出了基于低分辨率传感器的转子位置实时计算方法,实现了电机转角的高精度实时检测。4、为提升矢量控制方法的综合性能,提出了基于直交轴电流复合校正的矢量控制律。利用解耦前馈结合反馈控制的复合结构,提高了转速和直交轴电流控制精度和动态特性。同时,提出了永磁同步电机直交轴电流的直接检测方法,解决了当电流传感器发生故障或测量信号受到干扰时,传统坐标变换方法容错性差的问题。本研究通过相关仿真分析和实测结果,验证了所提出伺服控制方法的有效性。