CNC齿轮测量中心是测量齿轮的高精度机电一体化仪器,其测控系统的性能直接决定测量水平。目前我校齿轮测量中心使用半闭环控制,机械传动误差会影响测量结果,此外齿轮测量中心目前只能对齿面方程已知齿轮进行测量,对于齿面方程未知以及齿面大误差齿轮无法准确测量。课题在原半闭环控制的基础上设计了双位置环控制,对原半闭环控制中的机械传动误差进行位置补偿,使四个轴的跟踪误差尽可能一致;此外设计了测头示值的随动控制,实现对齿面方程未知以及齿面大误差齿轮的测量。本文首先对齿轮测量中心的伺服系统进行了数学建模,通过在测量机上进行辨识数据采集实验,得到测量机各轴的指令数据和实际数据,并通过系统辨识工具箱对测量机各轴的数学模型进行了参数辨识,从而得到了四个轴的传递函数;其次,在FPGA中通过硬件方式实现了双位置环控制,在设计双位置控制时,将各轴工作台上的光栅信号反馈给双位置环补偿器,从而在原半闭环控制系统的基础上构建了双位置环,在双位置环控制器中使用增量式PID算法进行位置补偿,并通过仿真实验以及上机实验对PID控制器的参数进行了整定,使得控制效果达到最佳;同时,实现了测头示值的随动控制,随动控制将测头信号作为反馈信号,通过FPGA中随动控制器调整随动轴运动,在测量时让测头示值始终保持在跟踪范围内,达到跟踪测量的目的。在经过上机实验调试后,对控制器中的参数进行了优化,使得测头跟踪效果达到最佳状态。通过上机实验证明,在双位置环控制下,测量机四个轴的跟踪误差更加稳定一致,在多轴联动时提高了测量的稳定性;设计的测头示值随动控制可在随动控制模式下实现测头的跟踪测量,解决了齿面方程未知以及齿面大误差齿轮的测量问题,提高了测量性能,扩展了齿轮测量中心的测量功能。