机械齿隙是一种不可微的强非线性,普遍存在于伺服传动系统当中,它的存在会导致伺服系统产生机械振荡,加速机械零件劣化,产生机械噪声,并且在齿隙结束时刻驱动侧与从动侧之间由于转速不匹配还会产生冲击振荡。如果不对这种强非线性加以抑制,会严重影响伺服系统性能。为了解决这一问题,本文提出一种基于反步控制理论和时间最优控制理论的切换反步控制策略。本文首先介绍了永磁同步电机不同坐标系下的数学模型、齿间间隙数学模型、双惯量传动系统数学模型以及基于矢量控制的全闭环伺服传动系统。其次,分析了齿隙非线性环节的特性及影响,针对齿隙造成的振荡问题,研究了一种切换反步控制策略。该策略在系统的齿隙阶段和齿轮咬合阶段分别采取不同的控制方式。在齿轮咬合期间,采用基于双惯量系统数学模型的全闭环反步控制器;在齿隙期间,采用基于时间最优理论的时间最优控制器。为了确保切换动作的准确进行,设计了切换环节来准确切换两种控制器。最后,在以DSP+FPGA为核心控制芯片的双惯量伺服传动系统硬件实验平台上,对切换反步控制器进行正确性和有效性验证。实验结果表明,该方法可以有效地抑制齿隙非线性,且具有良好的系统性能。