数控机床是装备制造业的重要工具,是实现先进制造和现代化制造的基石,是实现高精尖技术及国防现代化的关键环节。铣床是数控机床中的重要组成部分,不仅可以加工平面、沟槽等简易型面,也可加工回转体表面、花键轴等较为复杂的型面,在机械制造中有着广泛应用。高速、高精加工一直是铣床进给系统的发展方向,为了实现高精度控制,传统的半闭环控制方法不再适用,通常采取用实际负载位置进行位置闭环的全闭环控制方法。而全闭环控制回路较长,包含大量机械非线性环节,难以实现高刚度控制,会牺牲进给系统的动态响应,限制高速加工能力。此外,现代数控系统常采用数控装置(NC)负责计算、伺服驱动器负责执行的结构理念,二者间通过总线进行数据交互,不可避免的存在通讯延时,而延时的存在会进一步恶化系统的响应性能,对于高速加工无异于雪上加霜。全闭环控制策略的优化及通讯延时补偿变得尤为重要。本文首先对机械传动机构进行建模,将机械传动的结构逐个划分,等效为多惯量模型。再由实际机械结构刚度和相互之间的连接情况,将机械传动环节近似化简为双惯量弾性模型。最后结合电气控制部分的等效模型,建立全闭环进给系统模型。接下来的两章将弹性谐振问题和通讯延时问题剥离开来,逐个分析。第一章分析弹性环节对全闭环系统的影响,推导全闭环控制的传递函数,从频域特性角度分析全闭环的振荡机理。弹性环节的存在给系统引入了谐振点,谐振点处的幅、相频率突变严重影响了系统在该点的增益裕度,进而出现振荡问题。为抑制全闭环的振荡现象,提出双位置反馈的位置控制策略,通过仿真和实验,验证双位置反馈控制抑制振荡的有效性,保证系统的位置增益。在采用双位置反馈控制策略的前提下,在第二章引入通讯延时并进行分析。延时的存在使得系统难以对输入信号及时响应,以直线定位为例,末端极易产生超调,而这在机械加工中是需要严格避免的。首先从频域根轨迹的角度分析得到延时会降低系统稳定根轨迹增益,其次提出Smith预估补偿策略进行延时补偿,针对该方法对模型准确度较为敏感的问题,提出鲁棒Smith预估器和通讯扰动观测器(CDOB)两种改进策略,通过仿真验证了算法的有效性。