快速刀具伺服（Fast tool servo,以下简称FTS）加工技术凭借其加工高效性、高精度、成本低的优势,被广泛应用于光学自由曲面的加工。麦克斯韦电磁力驱动的FTS避免了压电驱动行程小,音圈电机驱动力不足的固有缺点,在FTS系统中极具应用前景。本文对麦克斯韦电磁力驱动的FTS的系统组成和工作原理进行介绍,从力学模型和电路模型两部分分析,对其进行动力学建模。基于模型,采用以鲁棒控制为主,结合基于扰动观测的前馈补偿器作为位置控制内环,采用广义阻抗模型构建力控制环,从而实现FTS的力-位混合跟踪控制。本文的主要贡献在于:1)从麦克斯韦电磁力驱动FTS系统的力学模型和电路模型两部分分析,建立相应的动力学模型,通过扫频激励进行参数辨识,获得系统的数学模型,为控制系统的设计提供依据。同时通过测量不同位置时的系统频响图,获得系统不确定性范围。2)在位置控制内环设计中,为了解决系统不确定性的问题,采用容错性强的鲁棒控制器作为主控制器,提出以比例增益近似替代系统传递模型,并结合扰动观测器对前馈增益未建模部分进行估计与主动补偿。基于扰动观测的前馈补偿控制器的引入大幅度的降低了位置轨迹的跟踪误差,系统抗干扰能力也有所提高。3)为了对力轨迹进行有效跟踪,用切削力自感知的方法,通过FTS模型构建切削过程的力观测器,估算切削时刀具与工件之间的相互作用力。以末端执行器未切削时的位移和切削时的实际位移的差值,作为相互作用力的等效量,进行力控制。采用鲁棒性强的广义阻抗控制方法实现对力和位移的同步控制。划痕实验结果显示,所提出的广义阻抗控制方法,通过调节目标阻抗的参数,可以有效实现切削过程的力-位混合控制。