中文摘要：

数控机床运动控制涉及到机、电、液，在高速运动时，其动力学表现为时变、非线性系统，因而常规控制很难满足要求。如滑模、自适应、变结构控制等，这些方法大都依赖工作台动力学模型，很难达到理想的控制效果。本课题基于零误差动态控制原理，其基本思路是数控机床的非线性特性最终都反映在工作台的位置误差中。所以只要控制好位置误差，就能达到理想的控制效果。如PID控制器，不需控制对象模型，对线性系统控制效果明显，但对非线性系统则控制效果有限。本课题将数控机床的运动位置误差，映射成傅立叶空间的n个相互独立的线性谐波分量，在傅立叶空间内对这n个线性变量设计n个PID控制器，独立控制n个位置误差，使得每一误差分量达到最小，那么，通过傅里叶反变换，在时域内数控机床的实际位置误差也将趋于最小。所以，通过这种方法，将数控机床的非线性运动控制问题，转化为傅里叶空间的线性控制问题，简化控制，达到理想的控制效果。课题建立了数控机床单轴工作台的傅立叶频域控制算法，研究了控制器的稳定性和鲁棒性；建立高速高精数控机床多轴运动控制实验平台；研究了傅立叶频域控制算法、参数自调整、优化控制算法；在多轴数控机床上进行试验验证。