数控机床以其稳定性好、加工效率高等特点被广泛地应用在制造业领域,其性能日益向高精准度、高可靠性发展。数控机床位置伺服系统是数控机床的重要组成部分,其位置精度很大程度上决定了数控机床加工精度。然而位置伺服系统是一个复杂的机电系统,系统的扰动转矩、机械传动装置的阻尼、摩擦因素以及外界干扰因素等都会加大系统控制的难度,给位置精度带来不利的影响。本课题以数控机床的位置伺服系统为研究对象,主要通过改进算法的方式来提高系统性能。本文主要研究内容如下:(1)对位置伺服系统的永磁同步电机和机械传动系统进行数学建模。对永磁同步电机模型的电压方程、转矩方程、磁链方程以及坐标变换过程进行了分析,建立了永磁同步电机的数学模型。随后建立了以电动机角位移为输入、以工作台位移为输出的机械传动系统模型。(2)设计了基于PI控制的位置伺服系统。选用PI控制方案对位置环、速度环和电流环进行设计,在分析矢量控制原理以及电压空间矢量脉宽调制的基础上,建立了基于PI的位置伺服系统仿真模块;对所得电流、转矩、转速和位置跟踪响应进行分析发现,PI控制器的控制效果并不理想,不适合应用在位置伺服系统中。(3)设计了两种基于MFAC控制的位置伺服系统。对基于PI控制的位置环与速度环进行改进,建立非线性系统等价的动态线性数据模型,利用系统的电流与位置数据在线估计系统的伪偏导数,设计加权一步向前的控制器,进而实现伺服系统数据驱动的无模型自适应控制;对无模型自适应控制方法进行改进,在算法中增加了时变的比例控制项和积分控制项,扩大了无模型自适应控制方法的应用范围。证明了基于改进前、后无模型自适应控制器的有界输入-有界输出稳定性。在Matlab/Simulink软件中进行仿真分析,对所得电流、转矩、转速和位置响应进行对比。结果表明,改进前、后无模型自适应控制方案控制效果优于PI方案。改进后的无模型自适应控制方案不仅保证了原来无模型自适应控制方案的优点,而且位置跟随性能更强。