超精密进给机构是超精密加工设备的关键部件之一,而传统的超精密机床进给系统要达到微米级的位置精度难度大。采用直线电机直接驱动的进给方式取消了一切中间传动环节,可以克服运动方式转换环节所带来的缺点,提高机床的动态灵敏度和加工精度,但同时也增加了进给伺服系统的控制难度。本论文以超精密机床用永磁同步直线电机驱动进给伺服系统位置控制器为研究对象。首先,论述了实现机床进给系统直接驱动的直线电机工作原理、类型及其伺服控制结构。根据超精密机床进给系统伺服性能的要求和直接驱动的特点,确定了直接驱动进给系统的控制结构,并建立了系统的机电控制模型。然后,在此基础上针对直接驱动这样一个微进给、低阻尼且有高精度要求的快速运动系统,从实用性出发,在综合考虑系统的跟随误差和各种不确定干扰抑制等因素后,设计了位置控制器。主要采用了如下的控制策略:(1)采用工程设计法设计了P-PI位置控制器和IP位置控制器,并对两者的伺服性能进行了比较;(2)为了提高伺服系统的跟随性能,采用复合控制原理,设计了速度、加速度前馈控制器,使系统的跟随误差有了显著减小;(3)由于实际运行中各种干扰直接作用于直线电机,极大影响了系统的伺服性能。为了减少其影响,本文设计了基于速度信号的干扰观测器,利用前馈控制器实时的补偿各种外界扰动,显著的提高了系统的控制精度。理论分析和仿真结果显示,基于扰动观测器的速度、加速度前馈P-PI位置伺服控制器,适合超精密机床的直接驱动进给伺服系统。最后,采用PMAC卡作为系统的运动控制器,对本文所设计的位置控制器进行实验验证。实验结果初步验证了直接驱动进给位置伺服系统在超精密加工机床上应用的可行性。