铣削是现代制造业常用的机械加工方式,现代铣削技术正朝着高速化不断迈进。滚珠丝杠由于其传动效率高、传动精度高、使用寿命长等优点,被广泛用作铣床的进给系统,其运动控制精度会直接影响零件加工的尺寸精度和表面质量。但高速铣削加工时,高加速度产生的较大惯性力,会激发系统的柔性模态,导致滚珠丝杠产生弹性变形;高加加速度也会作为一种动态激励,引起系统振动;同时,在实际铣削过程中系统的动力学特性还会随着螺母位置和工件质量的变化而变化。以上问题都会直接降低滚珠丝杠伺服系统在高速下的运动控制精度。本文基于机械振动理论、模态分析理论与线性变参数（Linear Parameter-Varying,LPV）理论,建立了系统的LPV模型;并通过有限元仿真与锤击法试验相结合的方式,对LPV模型精度进行了验证;进而基于鲁棒控制理论与线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality,LMI）理论设计了一种鲁棒H∞最优控制器,以实现对高速滚珠丝杠伺服系统的高精度控制。为建立系统的LPV模型,首先,在搭建滚珠丝杠伺服系统实验平台的基础上,综合考虑系统的机械特性与电气特性建立了刚性模型,并基于最小二乘法对刚性模型参数进行了辨识;其次,综合考虑系统轴向振动和扭转振动建立了刚柔耦合混合模型,并引入能量损耗因子对刚柔耦合混合模型进行了修正;然后,基于模态分析理论提取出具有参数不确定性的柔性模型,拟合出各柔性模型参数关于螺母位置和工件质量的线性表达式;最后,基于LPV理论并结合已建立模型得到了系统LPV模型的状态空间表达式。为验证系统LPV模型的精度,首先,借助ANSYS/Workbench有限元软件对系统进行仿真模态分析,得到系统模态振型及谐振频率仿真值;其次,应用锤击法对系统进行试验模态分析,得到系统谐振频率试验值;然后,以系统谐振频率作为模型精度验证指标,对比LPV模型理论计算值与仿真值、试验值之间的差异,证明了LPV模型对于系统特性具有合理的表征作用;最后,基于LPV模型研究了螺母位置和工件质量变化对系统动态特性的影响规律,并应用方差分析法,对螺母位置和工件质量对系统固有频率的影响显著程度做了判定,得到了工件质量比螺母位置对系统固有频率影响程度更显著的结论。为设计鲁棒H∞最优控制器,首先,基于鲁棒控制理论与LMI理论将控制器的设计问题转化为LMI的求解问题,运用MATLAB鲁棒控制工具箱对控制器进行了求解,并总结归纳了控制器加权函数参数整定的一般方法;其次,设计了一种基于状态观测器的极点配置控制器,给出运用MATLAB控制系统工具箱求解状态观测器与极点配置控制器的步骤;最后,以基于状态观测器的极点配置控制器作为对照控制器进行了系列实验,通过对比分析两种控制器在不同实验条件下的工作台轨迹误差,验证了H∞最优控制器对于高速滚珠丝杠伺服系统具有更好的运动控制性能,并且对系统参数的动态变化和外界扰动表现出更高的鲁棒性。