超精密加工技术是现代机械加工技术发展的重要方向之一，其中金刚石车削加工技术以其高的表面质量和低的制造成本成为超精密加工技术发展的热点。在非球面车削加工方面，刀具运动轨迹的精度决定着非球面加工的精度，因此轮廓跟踪控制技术成为非球面加工的关键技术，也是非球面车削加工的难点。本文以非球面车削加工为背景，针对自行研制的超精密车床，主要研究机床进给系统的伺服控制及轮廓控制技术。课题研究的主要内容包括：超精密机床进给机构的运动特性研究，进给系统的伺服控制技术和跟踪控制技术研究，两轴联动轮廓误差控制技术研究等。 一、进给机构的运动特性是研究其伺服控制方法的基础，而且从根本上决定进给机构所能达到的运动精度。滚珠丝杠是超精密机床进给机构中运动传递的核心部件，本文针对滚珠丝杠传动的进给机构，深入研究了进给机构中的摩擦、接触刚度、反向间隙等诸多影响进给机构动态性能的因素，并提出了相应的改进措施；研究了滚珠丝杠进给机构的微观运动特性，并建立了适当的动态模型。 二、采用实验建模和理论推导相结合的方法建立了进给系统的模型，并采用基于误差的增益自适应控制＋PID控制算法对进给机构进行控制，进给机构的定位分辨率达到0.02μm。 三、研制了适用于超精密机床的运动控制器，除普通运动控制器所具有的运动控制功能外，集成了适用于超精密机床的控制器；针对光学零件的加工，集成了基于光学普适方程的直接函数插补法。该控制器已应用于超精密车床的控制。 四、鲁棒性能是对超精密机床伺服控制系统的基本要求，采用定量反馈控制理论（QFT）设计了进给系统的鲁棒控制器。针对机床进给系统的高精度高性能的多方面要求，提出了混合控制系统的设计思想，设计了基于QFT的速度前馈与复位控制相结合的跟踪控制器。仿真结果显示，采用该控制器在控制对象存在不确定性的情况下，使进给系统对正弦输入的跟踪精度达到纳米级，满足超精密加工的需求。 五、研究了引起轮廓误差的各种因素，以圆弧轮廓为例推导了联动坐标轴动态特性对轮廓误差的影响公式，提出了轮廓误差模型。基于此轮廓误差模型，研究了交叉解耦控制方法和同步技术在改进多轴联动轮廓运动精度方面特点，提出了细插补和交叉耦合控制相结合的轮廓精度控制方法，该方法有效降低了耦合控制算法的复杂性，并能够平滑由于插补指令引起的进给系统中的高频振荡。