双侧电动机同步驱动是高速龙门移动式数控加工中心龙门轴驱动的典型结构,它通过两电机的协调运动,保证加工过程的张力和线速度同步。在机械加工中,龙门轴的控制精度直接影响加工中心的整机精度和制品的质量,减小同步误差和提高同步效率是提高机床整机性能的关键。但由于横梁、主轴等大型移动部件并不总是形成对称结构和对称受力,以及各种不确定性扰动,造成龙门框架不能保持高度一致。这种不一致性产生的机械耦合会降低同步进给精度、损害加工质量,甚至破坏驱动元器件。本文在分析永磁同步电机和单轴伺服控制系统模型的基础上,通过在偏差耦合控制方式下,建立模糊PID控制算法,从而提高同步轴的响应速度,具有鲁棒性强、同步误差小的优点。主要研究成果包括以下几个方面:1)本文通过对PMSM永磁同步电机的分析,利用磁场定向控制原理,建立了 PMSM永磁同步电机的数学模型;确定id=0为本设计的矢量控制方式;应用空间电压矢量PWM技术(SVPWM),对PMSM永磁同步电机的三相电子电流,输出转速和电磁转矩进行理论建模。通过利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,并对三项重要的技术指标进行了仿真分析,仿真结果表明,所建模型真实有效。2)本文通过分析单轴伺服系统的电流环,速度环和位置环,建立了三闭环系统的动态模型。其中:电流环结合PMSM数学模型以及id=0的矢量控制策略,设计电压前馈解耦的控制方法。仿真结果表明,同普通的电流解耦方式相比,电压前馈解耦受系统参数的影响较小,负载能力和抗干扰性能都远优于前者,能有效地改善伺服系统电流环的动态性能。速度环采用PDFF控制方式,系统仿真结果表明,与普通PI控制相比,PDFF控制下输出转速的响应速度更快,稳定性更高,伺服精度也有所提高,有效地改进了 PMSM伺服系统速度环的动态和静态性能。位置环采用最简单有效的PID控制,仿真结果表明位置环响应速度快且无超调。3)在分析双轴同步控制系统结构的基础上,结合单轴三闭环控制系统模型,提出在偏差耦合控制方式下,采用模糊PID控制算法对偏差进行调节的双电机同步控制方案。系统仿真表明,采用模糊PID补偿器时,突加负载扰动以后,电动机动态速降△nmax=8.5%,同步误差△nerror=2.1%。采用模糊PID补偿器方法的时候,系统的同步性能、抗干扰性能优于只采用常规PID补偿器时的性能,适合于同步精度要求较高的场合。4)本文对异型石材车铣加工中心(HTM200)进行了结构分析与数学建模,将在偏差耦合控制方式下的模糊PID控制算法应用于异型石材车铣加工中心(HTM50200)。使用激光干涉仪对其X轴伺服控制精度的检测与分析表明:在模糊PID偏差耦合控制下,X1轴跟踪误差由0.075mm减小到0.0096mm,定位精度提高了 87%;X2轴的跟踪误差由0.065mm减小到的0.013mm,定位精度提高了 80%,同步误差为0.0034,小于0.01mm,有较好的同步性。