当前高速高精度的数控加工设备,其控制算法大多采用跟踪误差的PID控制实现。即通过在加工过程中实时提取跟踪误差,经过PID控制器的运算,生成反馈信号作用到控制输入端形成闭环控制,从而保证数控设备在高速高精度下的加工精度。但实际上对于自由曲线的加工,仅控制跟踪误差并不能严格保证最终的加工轨迹轮廓误差的消除,传统的PID闭环控制模型并不能保证轮廓精度。因此,需要从轮廓误差的角度分析和解决高速高精度加工下的精度控制问题。本课题从轮廓误差的空间定义入手,通过建立和分析三维空间的轮廓误差模型,基于干扰可测模型和不确定干扰模型,分别提出两种轮廓误差反馈控制算法,用以消除轮廓误差的影响,改善高速高精度加工的轮廓精度。论文主要完成了如下研究工作:(1)进行机床建模分析,得出了机床设备的数学模型。(2)基于三轴数学模型以及干扰可测的轮廓误差模型,研究设计了一个可用于干扰可测环境下的轮廓误差反馈控制算法,并通过MATLAB进行仿真实验。(3)针对存在的不确定性干扰,研究了基于无源滤波理论的控制算法,并通过MATLAB进行仿真实验。(4)搭建了DSP和FPGA的控制系统平台,设计实现了基于NURBS数控插补算法和误差补偿控制方法的硬件系统和软件程序。