多电机高精度控制系统广泛应用于数控机床和机器人等高端装备中。随着电机数量增加，跟踪轨迹变的复杂，电机间参数差异、外部干扰等因素影响位置控制精度，进而影响驱动轴之间的协调性和同步性，增大轮廓误差。研究复杂扰动下的多轴系统同步控制策略具有重要意义。
　　为此，本文通过对不同控制域和预测域下的状态空间方程进行推导，采用模型预测控制(model predictive control, MPC)设计位置-电流预测控制器，将轮廓误差、跟踪误差和控制增量加入到价值函数中，通过最小化价值函数得到当前时刻控制律。在模型预测控制的基础上，设计扩张状态观测器(extended state observer, ESO)对多轴运动系统位置二阶微分模型中扰动项进行观测，把等效摩擦力、q轴电流跟踪误差以及位置环外部扰动项看作时变扰动，通过线性比例微分反馈控制律，得到补偿控制量。用补偿控制量实时优化当前时刻控制量，并以前馈补偿的形式补偿到当前控制律中，解决了跟踪复杂轨迹难度大的问题。为使系统具有更好的动态性能并减少计算量，提出一种离线增益优化的方法，离线计算出不同轨迹对应的含参增益矩阵，并将计算结果实时在线运行。
　　在多轴运动控制系统实验平台上对所提控制策略进行实验验证，并与偏差耦合型控制算法进行对比。实验结果表明，所提控制策略不仅能够在稳态时准确跟踪轮廓轨迹，而且在瞬态时也可以达到很好的跟踪效果。