从上世纪90年代中期以来,科学技术有了突飞猛进的发展,特别是计算机技术对现代控制理论产生了巨大的影响,使伺服电机和伺服控制科学得到了长足的进步,数字化控制技术逐渐取代了传统的模拟控制技术,使直线电机驱动技术在精密定位领域中的应用也越来越广泛。直线电机的出现改变了驱动系统的结构,取消了齿轮和滚珠丝杆等中间传动设备,彻底消除了机械传动部件对速度和加速度以及寿命上的不良影响,通过电磁转换直接生成直线运动,具有长行程,精度高、推力大、响应快,高速度等诸多优点,在运动控制和大推力传动等领域均有广泛的应用前景,成为新一代超精密机床中最具有代表性的技术,所以直线电机伺服系统将成为今后机床伺服系统发展的方向。本文研究的课题是以直线电机作为驱动部件,利用现有的实验设备,对直线电机伺服系统进行优化,设计一款新型直线电机,分析计算确定参数后,通过新的实验方法,完成了应用于实际机床驱动的永磁直线同步电机控制系统,并通过了机床上的应用验证。本文的研究内容包括：一、对永磁同步直线电机伺服系统的国内外研究现状进行了介绍,对直线电机的发展历程进行简要描述,分析了直线电机在伺服系统的特点及应用的优势、应用的过程及在应用过程中存在的问题,详细介绍几种控制方法以及在控制系统中的控制作用特点,不同控制方法相结合,扬长避短,实现高效控制的方法和重要性,阐述了直线电机伺服系统在机床伺服领域中推广应用的重要意义。二、阐述了直线电机的组成结构和工作原理,建立了直线电机伺服系统的数学模型：针对直线电机伺服系统采用传统的双闭环控制器进行设计和MATLAB仿真研究。提出一种新的采用一种模糊自适应PID控制器,通过MATLAB仿真并与传统PID仿真曲线的对比分析表明,在此种方案下,抗干扰性能强、鲁棒性、快速性及动态性能均良好可以满足被控对象对高精度的要求证实了控制方案可行性。三、针对高精度驱动系统的永磁直线电机的应用,本文提出了设计方案、对直线电机选型,构建一套完整的高精度直线电机驱动伺服系统,试验验证伺服定位精度达到正负1μm以内,满足设计要求。最后,对本文的研究成果进行总结,通过在现场实验分析,验证了系统设计的有效性和可行性。