滚珠丝杠进给系统作为机床中的关键部件,深刻影响着机床加工工件的精度。滚珠丝杠进给系统是一个复杂的机电系统,其中存在各种干扰误差来源。本文分析了滚珠丝杠进给系统的动态特性,考虑了其中存在的干扰和时变不确定因素,建立了能够反映其实际动态变化的参数不确定模型。基于滚珠丝杠进给系统的参数不确定模型,运用先进控制理论的方法,设计了几种控制器,能够减小未知干扰和动态变化带来的影响,提高运动精度。使用设计的控制方法进行了仿真和实验验证,证明了其控制效果。本文的主要工作和创新点如下:1)介绍了机床和滚珠丝杠进给系统的工作原理和控制难点。介绍了实验室的设备和研究对象的具体情况。分析了滚珠丝杠进给系统工作时的动态特性,以及存在的不确定因素和未知干扰。通过运动学方程,建立了刚体模型和参数不确定柔性体模型。使用典型的P-PI控制方法和自适应滑模控制方法设计了针对刚体模型的控制器,并进行仿真分析和实验验证,证明了模型的有效性。2)针对系统的时变动态特性,提出了基于参数不确定模型的鲁棒H∞积分滑模控制器。相较于刚体模型,参数不确定模型可以更准确的反映系统的误差来源。普通的线性滑模函数会带来稳态误差,而积分滑模函数能够在整个运行过程中保持稳定。鲁棒H∞控制方法可以针对性的补偿系统中的动态变化和未知干扰,改善滑模函数的参数,得到优化的控制器。仿真和实验结果表明,该方法相较于已有的控制器可以改善系统的控制性能,提高控制精度和鲁棒性。3)考虑系统中的不匹配干扰,设计了带有指数干扰观测器的自适应滑模控制器。系统中存在摩擦力和非线性噪声等不确定干扰,包括匹配和不匹配干扰,对控制精度产生了影响。改进的指数收敛非线性干扰观测器能够有效地观测系统中的匹配和不匹配干扰。针对已有趋近律的不连续性,设计了一种改进的趋近律。理论和仿真分析证明该观测器能够精确地跟踪观测系统干扰,并且改进观测器的收敛速度得到了优化。仿真和实验结果表明,该方法可以抑制干扰,并且大大提高控制精度。4)为了提高控制器的收敛速度和减小抖动,提出了一种指定性能的快速终端滑模控制器。终端滑模的非线性结构具有更快的收敛速度,并且使得误差在有限时间内收敛到零,克服了线性滑模函数抗干扰能力弱的缺点。指定性能收敛的误差函数可以保证跟踪误差保持在一定范围并且能够快速收敛。将指定性能误差函数与终端滑模函数结合,得到了控制精度和鲁棒性更高的控制器。分析证明该方法满足李雅普诺夫定理要求。通过仿真和实验验证了该控制器具有优良的综合控制性能。