随着高端制造业的发展,由旋转电机和方向变换装置构成的传统直线驱动系统由于响应速度慢,定位精度低特点,逐渐满足不了现代加工水平的要求,永磁同步直线电机凭借其结构简单、响应速度快、精度高等优点,在高速高精度应用场景中发挥越来越重要的作用。在实际工程应用中,采用直线电机的直接驱动方式也存在许多电气控制方面的技术难题,比如端部效应、齿槽效应、推力波动现象等,严重影响直线电机的控制精度和稳定性。因此,对高速高精度直线电机运动控制系统的复合控制方案和参数智能细调的研究,提高直线电机运动系统性能,对加快我国高端制造业的发展具有重要的理论指导意义和实际应用价值。本文的主要研究内容如下:（1）查阅国内外相关资料,深入了解高速高精度直线电机的驱动控制策略,在分析了直线电机的结构和原理后,推导出直线电机伺服系统的数学模型,并在前馈控制理论的指导下,提出了“三环PID+三阶前馈”的创新性复合控制策略,在使用PID控制器保证系统稳态性能的同时,使用前馈控制器对输入信号进行直接补偿,弥补反馈控制的不足之处,实现直线电机的动态快速响应和静态快速整定的性能要求。（2）搭建运动平台的运动控制系统。硬件上使用了实验室的高精度XY运动平台,软件上根据实验需求,利用GHN运控卡的DLM功能,在下位机中开发实现了四阶S曲线运动规划算法和复合控制伺服算法,并通过开发上位机软件对下位机的算法参数进行交互,并且在上位机中开发前馈参数智能整定功能模块和曲线绘图功能模块,方便进行实验验证。（3）本课题研究通过前馈细调对优化控制器的性能,为解决传统的人工试凑法整定精度不高、效率低下的问题,提出了一种基于模糊算法的前馈参数智能整定方法。通过对前馈控制器输入信号的曲线波形分析和实验分析,提炼出三个前馈参数对系统性能的影响规律,制定了模糊控制规则表,语言集中的元素在论域中的隶属关系使用了三角隶属度函数,模糊推理方法使用了Mamdani推理法,通过重心法进行解模糊,最终将算法集成到上位机中进行实验验证。在指定的实验条件下,三个前馈参数可以在60次迭代内完成整定,获取到相对最优的前馈参数值,能够大幅度提高系统的动态性能。（4）针对模糊前馈整定方法难以获取前馈参数的最优值的问题,提出了一种基于差分进化算法的前馈参数智能整定方法。前馈参数细调无法保证系统同时获得最佳的动态性能和静态性能,根据前馈参数在动态段和静态段性能优化存在的矛盾性,设计了三种不同的适应度函数,可针对性地优化系统动静态性能。并对前馈参数差分进化整定算法进行了多组实验验证,首先进行了不同前馈参数个数的整定对比实验,实验结果表明使用三个前馈参数的整定后,系统性能的优化效果最好,验证了使用三阶前馈控制器的合理性;其次,进行了不同适应度函数的整定结果对比实验,实验表明,不同的适应度函数对系统性能起到了针对性的优化效果,验证了三种适应度函数设计的有效性;最后通过不同运动规划的整定结果对比实验,验证了该前馈整定算法的鲁棒性。（5）对两种智能前馈整定算法进行了对比分析。在高精度定位要求下,基于模糊算法的前馈参数智能整定方法可以快速完成整定,提高系统的动态性能。基于差分进化算法的前馈参数智能整定方法可以在规划命令结束前整定到10μm的误差范围内,满足高速高精度运控系统定位精度高,整定时间短的要求,算法通用性较强,整定时间较长。