机床进给系统用于驱动携带刀具或工件的机床部件至给定位置,因此,其速度及定位精度决定了机床的加工效率和产品质量。进给系统是一个机械、电气、控制等多学科领域互相作用的复杂机电系统。其中,机械子系统的运动、力参数与电气子系统的电参数存在着强耦合关系;而控制参数在非线性电气系统及控制律的作用下,其变化又会对机械系统动态特性产生影响。随着高档数控机床对进给速度、加速度和定位精度要求的提高,高速高精进给系统的多领域耦合作用更加多变,对系统动态特性产生显著影响,仅建立单一领域的分析模型已经很难满足研究需求。因此,本文从全局角度对高速进给系统展开了建模仿真研究,探讨高精度控制策略的实现与多领域联合仿真模型的搭建。具体工作在于:根据模块化建模思想,对进给系统进行了多领域模块划分。基于统一仿真平台Mworks,建立了进给系统机械、电气子系统模型库。其中,采用有限元分析得出丝杠相关参数,比传统的经验公式计算法更具针对性与可信度。搭建了位置、速度、电流三闭环控制的交流永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服控制系统,并通过仿真实验分析了PI(比例积分)控制策略的可行性及不足之处。为了提高伺服带宽且保证系统稳定性,基于滑模控制理论建立了PMSM伺服系统速度环、位置环控制器,并针对滑模控制的抖振问题,设计了一种变增益滑模控制器,与传统PI控制结合起来在系统运行的不同阶段分别作用。与PI控制的仿真结果对比显示,新型分段变增益滑模控制器具有更好的鲁棒性及抗干扰能力。为实现各子系统间多参量耦合关系,建立了领域接口模型库并由此搭建了进给系统多领域联合仿真模型。在单轴模型的基础上还建立了双轴同步仿真模型。通过仿真分析验证了各模型的可行性与有效性,对进给系统部件选型及参数优化匹配提供了参考价值。本文的研究对数控机床进给系统的研发设计具有良好的借鉴意义,为全面提高数控机床的高速高精化及智能化提供了一种新思路。该研究方法也同样适用于机床的主轴伺服系统。