随着科技和工业技术的飞速发展,非回转对称零件的应用日益广泛,然而其加工是当前加工领域的难点问题。压电驱动快刀伺服系统(fast tool servo,FTS)可以实现非回转对称零件的精密高效加工,受到了学术界和工业界的广泛关注。在FTS加工过程中,FTS随着机床主轴转动和X轴进给运动进行高速往复运动,其高频响性能决定了机床主轴转速和同等转速下可被加工零件表面形貌的复杂程度,因此高频响性能是FTS加工非回转对称零件的基础。然而压电驱动FTS的高频响性能受制于系统固有的率相关磁滞非线性,率相关磁滞非线性会导致严重的跟踪误差,甚至会导致闭环系统振动、失稳。此外,由外部环境、安装方式以及工作任务等因素导致的模型参数变化也会严重影响系统的高频响性能。以上因素给压电驱动FTS的高频响控制带来了极大的挑战。本论文以压电驱动FTS为研究对象,深入分析了系统的输入输出特性,研究了压电驱动FTS的高频响控制理论和方法,拓展了其在加工制造领域的应用,主要内容如下:针对率相关磁滞非线性的高频响前馈补偿,提出了综合逆前馈补偿法和率相关模型前馈补偿法。在综合逆补偿法中,前馈控制器由动态逆模型和率相关磁滞逆模型组成,其中率相关磁滞逆模型用于减小动态特性补偿误差和补偿磁滞非线性。在率相关模型补偿法中,构建了基于指数函数的率相关模型以减小不完全动态特性补偿所导致的相位滞后。实验结果表明,本章提出的前馈补偿方法可以有效地补偿率相关磁滞非线性,从而提高系统的高频响性能。针对模型参数变化导致的系统高频响性能下降的问题,提出了基于迭代辨识的前馈控制器参数开环整定方法。首先把前馈控制器转化为参数化Wiener模型,基于直接求逆思想,将系统辨识和控制器设计过程转化为面向控制的系统辨识过程。然后针对磁滞非线性与动态特性之间的耦合作用,将参数整定过程分解为动态前馈和磁滞前馈的参数整定,并提出了基于迭代辨识的前馈控制器的参数整定法,给出了确保算法收敛所需要的激励条件。将所提出的参数整定方法用于前馈控制器的参数更新,实现了压电系统的自适应前馈控制。实验结果表明,所提出的参数整定方法可以直接由系统输入输出数据得到前馈控制器参数,相比于基于模型的前馈控制,本章提出的自适应前馈控制可以有效地克服模型参数变化对系统高频响性能的不利影响。针对系统闭环运行时前馈控制器参数整定的问题,提出了基于迭代学习辨识的前馈控制器参数闭环整定方法。由系统当前输入输出数据预测下一次迭代运行时系统跟踪误差,建立了动态前馈参数与跟踪误差之间的函数关系,并通过求解最优化问题得到了动态前馈参数的估计值。基于动态前馈参数的估计值,采用最小二乘法得到磁滞前馈参数估计值,继而通过多次迭代运行实现前馈控制器的参数整定。针对非最小相位系统求逆问题,提出了新的近似稳定逆以确保参数整定过程的稳定性。实验结果表明,所提出的参数整定方法可以在系统闭环运行时实现前馈控制器的参数整定,从而实现系统高频响控制。针对非回转对称零件的加工要求,构建了大行程高频响的FTS系统,并进行了车削验证实验,从而验证了所提出的高频响控制方法的有效性。对所设计的具有位移放大功能的柔性铰链进行数学建模和参数优化,得到一阶固有频率为459 Hz、行程为550μm的大行程高频响伺服刀架。然后将FTS集成在数控车床上,构建了用于非回转对称零件加工的FTS车削系统。最后将本文提出的高频响控制方法用于非回转对称零件的FTS加工。相比于FTS加工中常用的高增益反馈控制和基于磁滞逆模型的前馈反馈控制,采用本文提出的控制方法,正弦曲面的加工轮廓误差分别减小了69.16%、25.42%;椭球面的加工轮廓误差分别减小92.35%、69.16%。