随着先进制造业的快速发展,快速成形技术已广泛应用于工业生产的各个领域。作为快速成形的一个重要分支,电子束快速成形近来已成为制造业的研究热点之一。电子束技术是近十年才兴起的先进制造技术,目前还处于一个不断发展和完善的过程之中。虽然国内已有电子束快速成形设备,但是该领域尚处于起步阶段,国内技术还不成熟,电子束快速成形系统设备的可靠性和商品化程度有待于进一步提高,运动控制系统是电子束快速成形设备的重要组成部分,对其的研究也就显得非常必要。本文的主要研究对象是电子束快速成形机运动控制系统,首先对多轴系统进行了动力学分析,之后对该系统的软硬件进行了详细的设计,开发出了一种经济适用的开放式数控系统,利用该系统可以实现对系统中三维工作台、送丝机构以及电子束流的统一控制,满足加工需求。本课题首先对快速成形技术的发展,尤其是电子束快速成形工艺的特点以及国内外发展现状进行了介绍,通过对目前国内外电子束快速成形设备的比较,根据本课题的需求以及实际状况,形成了电子束快速成形机运动控制系统的设计方案。其次,对多轴系统的动力学模型、特征进行了分析,并针对实际中出现的驱动器饱和现象采用了一种同步控制策略,应用李雅普诺夫直接方法和LaSalle不变性原理验证了系统的稳定性。最后将控制策略应用于一个三轴系统,与不加同步控制策略的算法进行数值仿真比较分析,证明了该控制策略的优越性。再次,对硬件设计中采用PC+运动控制卡的控制方案,对几种伺服系统进行比较,结合实际需求最后选用半闭环交流伺服系统。对PCI-1245运动控制板卡的功能、伺服电机以及驱动器的连接、各硬件之间的连接与设置进行研究,并对送丝系统进行了设计。最后,软件控制系统采用模块式设计方法,整个软件控制系统分为上、下位机软件两部分,其中上位机软件主要包括人机交互界面模块、G代码编译模块、参数设置模块、故障诊断模块等,下位机软件包括伺服控制模块、电源系统控制模块和运动板卡驱动模块。采用Microsoft Visual Basic 6.0编写人机界面,调用PCI运动控制卡中的运动函数库,控制伺服驱动器产生脉冲和方向信号,从而控制电机转向和转速,最终实现对伺服电机的控制。