微细电火花线切割加工技术是通过电极丝与工件之间的高频脉冲放电产生高温腐蚀加工微小零件的加工方式，在航空航天等高精度高性能等要求的应用场合，精度成为微细电火花线切割技术的研究趋势之一。其中电极丝恒张力控制是微细电火花线切割加工过程中的关键部分，电极丝恒张力控制系统存在耦合性、时变性和非线性等因素，使得电极丝恒张力控制系统设计成为棘手的控制难题。论文介绍了微细电火花线切割加工电极丝恒张力控制系统机械设计、硬件架构和控制算法。根据微细电火花线切割加工的实际需求，设计了微细电火花线切割加工机床的走丝机构，完成了硬件伺服系统的搭建和控制软件界面设计。研制了采用双电机最优控制方法的恒张力控制系统。针对电极丝抖动等干扰引起的测量噪声，提出了张力和速度传感器融合卡尔曼滤波算法。建立拉丝电机和张力电机双输入双输出的精确数学模型，采用最小二乘法辨识模型离散参数，确定电极丝的速度和张力误差平方和最小的控制指标，使用LQR最优控制算法使张力的精确度得到较大提高。为克服输入死区和干扰影响，分别采用加入干扰观测器和鲁棒自适应控制的方法，减小模型误差和干扰影响，并对两种方法进行了仿真对比。在控制算法仿真的基础上，本文对伺服电机进行了极低速下的性能测试和卡尔曼滤波的效果测试，实验结果证明了硬件选取和滤波算法的实用性。通过几组不同算法下控制效果的对比实验验证了本文控制算法的有效性和优越性。