高档数控机床是装备制造业的重要工具,是实现先进制造和现代化制造的基石,是实现高精尖技术及国防现代化的关键环节。全闭环伺服驱动系统作为高档数控机床最为重要的控制和执行机构,其位置控制误差直接影响了数控机床的加工精度。深入研究全闭环伺服驱动系统位置控制误差补偿技术,对推进高档数控机床国产化,提高高端制造装备自主性有着重要的意义。本论文在这一背景下,以全闭环伺服驱动系统为研究对象,从以下四个方面的关键技术来补偿位置控制误差:（1）抑制全闭环位置控制振荡,提高全闭环伺服驱动系统的稳定性;（2）降低转速/转角估算误差,消除转速、转矩内环对位置环控制的影响;（3）降低非线性因素引起的轮廓误差,分析反向间隙对轮廓误差的影响,优化过象限误差补偿方法;（4）考虑数控/伺服系统通讯延时,改善高速进给时位置环的增益裕度。论文的具体内容如下:在全闭环位置控制方法中,针对全闭环位置控制中控制环路存在弹性环节易引发位置振荡问题,本文对全闭环位置控制振荡抑制方法进行研究。首先从伺服驱动系统机械传动部分和电气控制部分出发,建立全闭环位置控制系统模型,在此基础上,获得全闭环控制传递函数的解析表达式,利用频率分析法分析全闭环控制相比于半闭环环控制易引发位置振荡的原因。然后,通过在位置环中引入电机轴端位置,将半闭环控制的高增益裕度与全闭环控制的高控制精度相结合,构建双位置反馈控制。最后,为解决不同伺服驱动系统谐振频率不同的问题,在反馈回路中引入滤波器构建可选频率反馈控制方法,提高双位置反馈控制的适用性和简易性。在电机转速估算方法中,针对数控机床低速精加工时由转速估算误差导致的机械噪音或转矩扰动问题,本文对电机转速/转角估算方法进行深入研究。速度环和电流环作为位置、速度和电流三闭环控制的内环,是伺服驱动系统的核心环节,其品质的好坏直接决定了位置控制系统最终的性能。低转速时,转速估算误差会引起伺服转速控制误差,本文在分析两种传统转速估算方法存在的问题的基础上,提出一种可有效从位置反馈信号中准确估算转速、转角信息的方法。首先,结合动力学方程,建立基于多项式拟合的位置信号重构算法,利用最小二乘法求解多项式系数,解决算法执行效率问题,并针对转速过零引起的转角估算误差增大问题,进行优化设计。然后,分析转角采样信号在数字控制器中的传递形式,通过建立基于多采样理论的转速观测器,提高转速估算的平滑性;为使估算转速快速收敛于真实值,降低观测器参数设计的复杂性,建立线性降阶观测器的离散化方程,基于零极点配置方法,推导出合理的观测器参数设计方法。在轮廓误差补偿方法中,针对由全闭环伺服机床传动结构表面存在的多种非线性因素（如间隙、摩擦、形变）引起的一种典型轮廓误差——瞬态反向间隙误差,本文对该误差的产生机理及误差补偿方法进行深入研究。首先,建立全闭环伺服轴的简化模型,在此基础上,推演瞬态反向间隙误差在直线加工和圆加工中的产生机理,并推导出瞬态反向间隙误差幅值的解析表达式。然后,在考虑反向间隙的啮合过程可以近似为一个积分过程的基础上,通过转速指令补偿方式,将补偿信号的幅值和持续时间与反向间隙宽度相结合,得到基于转速前馈的瞬态反向间隙误差补偿方法。最后,在理解瞬态反向间隙产生机理的基础上,通过结合伺服驱动控制各环路有效信息,提出了一种基于转矩前馈的自适应反向间隙误差补偿方法,该方法不需要预先测量反向间隙值,且补偿信号由算法自动生成,结构简单,高效、快速且易于实现,可以减小由反向间隙所引起的滞后时间和瞬态反向间隙误差,能够兼顾反向间隙对全闭环伺服系统精度与稳定性两个方面的影响。在高速进给的应用场合中,针对现代数控系统通常采用数控装置负责计算、伺服驱动器负责执行的结构理念,二者间的总线数据交互不可避免的存在通讯延时的问题,本文对全闭环数控系统时延问题进行深入研究。为了避免由通讯延时引起的超调及控制精度降低的问题,首先,基于双位置反馈控制架构,建立含通讯延时的全闭环伺服驱动系统模型,通过系统稳定性分析,指出延时补偿的必要性。为了更好地对通讯延时进行补偿,研究并设计Smith预估器,分析Smith预估器在应用中存在的模型失配问题,在此基础上,总结模型误差来源。最后,结合扰动观测器理论,设计基于扰动观测器的通讯扰动观测补偿策略,解决模型失配问题在通讯延时补偿中的影响,提高延时补偿方法的适用性和简易性。