随着高端制造业对加工任务中的精度、效率要求愈来愈高,提高多轴伺服系统中的轨迹跟踪性能成为研究的热点。轮廓误差是衡量多轴伺服系统中轨迹跟踪精度的重要物理量。为了提高轮廓误差控制架构在不同轮廓误差估计方法下的通用性,简化控制器设计,减少参数整定的任务量,以及补偿系统的动态性能,提高轮廓轨迹跟踪精度,本文基于任务直角坐标系来构建三维轮廓误差控制框架。由于实际多轴伺服系统中动力学参数存在不确定性和外界扰动,这些扰动和不确定性会降低轮廓误差控制精度,为了提高轮廓误差控制精度,降低自适应控制器设计的复杂程度,本文将自适应鲁棒控制器拓展于任务直角坐标系中进行三维轮廓误差控制,推导出任务直角坐标系下轮廓误差控制的动力学模型,并证明了该模型下控制器的稳定性,同时分析了如何简化轮廓误差控制器的设计。在轮廓误差估计方面,从计算的实时性和准确性两个方面分析了现有方法的优缺点,由于切线近似、密切圆近似和标准展开近似只能在每个控制周期内参考轨迹的固定位置估计轮廓误差,动态性能差,这里采取牛顿法来动态计算轮廓误差,并对计算方法中初值和迭代步长的选取做出分析,对现有的牛顿迭代方法求解轮廓误差提出了相应的改进,保证其快速收敛到局部最小值的能力。针对机器人在工作空间轮廓控制的任务相较于叠加式机床的复杂性,关节空间到任务空间非线性映射,在对机器人动力学特性进行补偿的基础上,利用任务直角坐标下动力学模型的解耦性能,将机器人世界坐标系下的动力学模型转化到任务直角坐标系下设计轮廓误差控制器,提出了机器人在任务直角坐标系下基于拉格朗日动力学模型的通用轮廓误差设计方法,并给出了控制器稳定性证明。