高效的生产加工过程是机床加工、智能制造等工业领域始终追求的目标,也是当下智能制造行业快速发展过程中的关键问题,这就要求对设备的加工过程进行运动规划和精密控制,来实现高效率和高精度的制造工艺。本文对高端自动化设备中常用的直驱系统的运动规划与控制算法进行研究,提出了一种综合了路径规划、路径曲线拟合、时间最短轨迹规划以及轨迹运动控制的完整解决方案。首先,根据表面贴装、点胶、焊接等需要加工设备经过较多待加工点作业的工业应用场景,抽象出组合优化问题中的典型的旅行商问题,即如何保证工作台按一定的顺序依次经过各加工点,使得加工设备走过的路径最短。本文中采用蚁群算法寻找较短路径,并设计了一种路径交叉检测与消除方法和一种相邻待加工点置换方法,来改进蚁群搜索过程,缩短路径长度。然后,采用NURBS（Non-uniform rational B-splines,非均匀有理B样条）曲线对优化出的路径拟合,并提出了一种基于路径长度误差和曲率极值的自适应曲线拟合方法,保证了最终拟合出的曲线既经过每一个待加工点又能尽可能地接近原始规划路径的长度,并通过仿真验证了方法的有效性。随后,对已获得的拟合路径进行双向的反向前向检测轨迹规划,在考虑运动系统速度和加速度约束的前提下,分别从起点正向和终点反向进行双向的轨迹规划,获得在约束条件下每一时刻的最大速度,从而保证运动时间最短和设备工作台以平稳的速度到达终点,并对拟合路径的轨迹规划进行了仿真验证。最后,在多轴直线电机龙门平台上设计规划路径的跟踪控制实验来验证设计方案的有效性。采用欧拉法设计得到直线电机离散二阶动力学模型,根据轨迹规划生成的位置、速度和加速度等路径信息,设计离散快速终端滑模控制器,通过设计适当的滑模面和控制参数,实现了预期的控制效果,实验结果验证了整个运动规划与控制方案的有效性。由仿真和实验效果可得,文章中设计的运动规划方案不仅可以得到较短的规划路径,而且任意时刻至少有一轴的速度或加速度取最大值,实现了时间最短轨迹规划,基于滑模控制的路径跟踪效果较好,可以满足精度要求。