为了降低非线性特性和机械谐振的影响,提高高速、高精度数控机床进给伺服系统的运动控制精度,本文以三轴数控雕铣机为研究对象,通过建模仿真和实验研究分析了非线性摩擦、噪声干扰和机械谐振对传统PID控制系统运动控制精度的影响;系统深入地研究并实现了进给伺服系统的模型参考自适应控制、滑模控制、自适应滑模控制等控制方法;针对滑模控制中的抖振问题及自适应控制方法的高鲁棒性特点,提出并实现了基于模型参考自适应的自适应滑模控制方法,有效的抑制了非线性摩擦、噪声干扰和机械谐振的影响,显著提高了数控机床进给伺服系统的运动控制精度。本课题的研究对提高伺服系统的运动控制性能具有一定的理论研究和工程实际意义。研究的具体内容如下:通过建模仿真和实验分析,深入研究了非线性摩擦、噪声干扰和机械谐振对PID控制精度的影响。将机械传动环节简化为二惯量模型,并建立Lu Gre摩擦模型和基于PID+速度前馈补偿的伺服控制系统,通过速度前馈补偿控制降低线性误差后,分析非线性摩擦、内部机械谐振、噪声干扰等非线性因素对跟踪性能的不利影响。针对机械传动系统中非线性因素对控制性能的影响,提出并实现了基于PID控制的模型参考自适应运动控制方法。该方法将PID三环控制中的速度环输出信号作为模型参考自适应控制的输入信号,以具有粘性阻尼的单自由度旋转刚体作为参考模型,并通过李雅普诺夫稳定性理论推导出所需要的控制参数自适应律,使其满足一致稳定的条件,通过仿真分析与实验验证,该运动控制方法提高了低速阶段与速度换向阶段的跟踪精度,同时也抑制了系统的振动,有效地减小了非线性因素对控制性能的不利影响。为了进一步提高进给伺服系统的运动控制精度,本文提出并实现了基于模型参考自适应的自适应滑模控制方法。首先建立基于滑模控制的进给伺服系统,分析切换增益,干扰上界,抖振幅值之间的关系。在控制内环中利用模型参考自适应控制增强被控对象的“不变性”,从而使切换增益在较小的条件下也可满足干扰匹配条件。为了进一步减小抖振,提高滑模控制的控制性能,对滑模控制律进行连续化,使输出信号更为平滑;通过对滑模控制参数进行自适应估计,获得了最优控制参数;针对控制算法的滞后性,对控制收敛性的参数进行自适应估计,并加入位置前馈补偿,消除了跟随误差的“静差”。实验结果表明,本文所提出的控制方法有效地削弱了滑模控制的抖振,改善了系统的稳态性能,提高了控制系统对于非线性摩擦,振动等非线性因素的控制性能。