快速刀具伺服(Fast Tool Servo,简称FTS)是现代超精密切削加工,尤其是复杂非对称曲面加工的关键技术,随着加工要求的不断提升,实际生产中的问题也越来越突出,在工程界和学术界也备受关注。由于超精密加工机床自身设计的误差以及切削力等扰动的干扰,这就要求在提高FTS跟踪精度的同时,又要具有较强的抗干扰能力。本文针对永磁直线同步电机(PMLSM)驱动的FTS的轨迹跟踪精度问题,进行了相应的控制策略和仿真方法的研究。主要研究工作如下:首先通过查阅大量相关文献,掌握了国内外快速刀具伺服系统的最新进展与发展趋势,详细了解了目前快速刀具伺服装置的主要驱动方式和控制方法。在此基础上分析了永磁直线同步电机驱动FTS的工作原理,并建立了伺服系统相应的数学模型,同时具体讨论了影响直线电机驱动的FTS性能下降的主要干扰因素。其次,针对永磁直线同步电机驱动的FTS的轨迹跟踪问题,采用快速终端滑模控制方法设计了伺服系统的控制器,保证系统在获得较高跟踪精度的同时具有较强的抗扰动能力。设计快速终端滑模面,来提高滑模控制的收敛速度,采用趋近律控制降低滑模控制的抖振幅度。在理论的基础上,通过MATLAB对所设计的控制方法与传统的PID控制方法进行仿真比较,验证设计的控制方法的有效性。最后,为了进一步提高伺服系统的控制精度和鲁棒性,分别设计了自适应非奇异终端滑模控制器和自适应模糊终端滑模控制器。前者通过自适应算法对扰动在线调整,在扰动边界不确定的情况下,以减小系统的抖振现象,从而提高伺服系统的跟踪精度,后者通过模糊控制对不连续控制量进行逼近,同时利用自适应算法对系统所受不确定扰动进行相应的补偿,以此来达到降低抖振提高系统跟踪精度的控制效果。运用MATLAB仿真软件对所设计的两种不同控制系统进行仿真比较,以达到期望的控制效果。