本文以永磁直线同步电动机(PMLSM)直接驱动的当代高速数控机床用伺服系统为研究对象,考虑到直接驱动的特点以及数控机床对伺服系统强鲁棒性和快速跟踪性能的双重要求,针对系统存在的不确定性因素影响其性能的问题,以定量反馈理论(QFT)为控制器设计的理论基础,由QFT性能边界条件对应的二次不等式、结合分数阶微积分理论,展开对QFT控制策略的研究。主要研究内容如下:在对永磁直线同步电动机伺服系统中诸多不确定性分析的基础上,为解决诸如系统参数变化、摩擦力、负载扰动等降低系统性能的问题,设计了QFT速度控制器以提高系统的鲁棒性和跟踪性能。传统QFT控制器的设计需要利用Nichols图,通过增加并调整零极点、增益等环节实现回路成形,以完成对控制器的设计。这种通过作图、试凑进行设计的方法通常给设计者带来不便。因而,本文提出利用二次不等式实现QFT自动回路成形的鲁棒控制策略,将QFT各性能指标的表达式转换为灵敏度函数或补灵敏度函数不等式的形式,并得到对应的二次不等式,利用二次不等式求得QFT速度控制器,避免了传统QFT回路成形设计控制器反复调整控制器参数的繁琐,所设计的控制器可兼顾系统的快速性和鲁棒性。仿真结果表明,该控制策略可完成QFT自动回路成形,实现对伺服系统的快速跟踪控制,并且系统对参数变化和负载扰动具有较强的鲁棒性。相对于整数阶控制器,分数阶控制器可调参数的增多增强了控制器设计的灵活性,并且分数阶控制器对系统准确度及稳定性的控制更为有效。在QFT回路成形中引入分数阶微积分理论,设计分数阶QFT控制器,以实现QFT自动回路成形。采用固定结构的分数阶控制器,综合QFT回路成形原则及系统的高频开环增益最小化的要求构建目标函数,通过求解目标函数的优化问题得出控制器的参数。仿真结果表明,分数阶QFT控制相对于二次不等式QFT控制具有更好的控制效果,在系统的快速跟踪性能和对负载扰动和系统参数变化的鲁棒性方面更具有优势。