直线电机驱动的多轴运动系统具有结构简单、加速度大、响应速度快、噪音低等特性,被广泛应用于机械制造的轮廓加工。然而,伺服滞后、各伺服轴之间动态特性不匹配、轴间耦合和外部扰动等因素会导致产品加工误差。如何提高多轴运动系统的轮廓跟踪精度一直是控制领域的研究热点。本文以双轴直线电机龙门系统为研究对象,围绕着如何提高运动系统各伺服轴间的协调性,处理不确定、外部扰动和执行器故障的影响等问题,展开了一系列研究。本文主要研究内容和成果如下。首先,根据永磁直线同步电机结构和工作原理,介绍了所研究的双轴直线电机龙门系统的基本结构和工作原理。在此基础上,建立了笛卡尔坐标系下双轴直线电机龙门系统的非线性数学模型,该模型考虑了系统存在的不确定项和受到的外部扰动,为后续的控制器设计奠定了基础。其次,针对存在参数化不确定和外部扰动的双轴直线电机龙门系统的轮廓跟踪问题,提出了两种协同控制器。通过引入一个任务坐标系,将笛卡尔坐标系下的系统动力学模型转换到了任务坐标系,从而得到了关于轮廓误差的动力学模型。基于转换模型,设计了第一种基于确定等价原则的鲁棒自适应协同控制器。此外,为了进一步提高系统的暂态跟踪性能和稳态跟踪精度,实现面向性能的控制,结合浸入与变自适应控制的思想设计了第二种基于非确定等价原则的鲁棒浸入与不变自适应协同控制器,并从Lyapunov理论的角度分析了该控制算法相较于第一种算法的优越性。进一步,通过一系列数值仿真和双轴直线电机龙门机床实验验证了所提出的两种控制算法的有效性。最后,针对发生未知时变执行器故障,不确定的受扰双轴直线电机龙门系统轮廓跟踪问题,提出了一种鲁棒自适应容错协同控制方法。该方法将笛卡尔坐标系下具有执行器故障的系统动力学模型转换到任务坐标系,基于该模型设计控制器。具体地,通过引入两个光滑函数,并采用界估计的方法来处理系统中存在的执行器故障和外部扰动;设计基于确定等价原则的自适应律估计系统中的未知参数,提高稳态跟踪精度,并通过光滑投影来修正参数估计值以提高系统的鲁棒性和快速性。理论分析、数值仿真结果和实验结果均表明所提出的控制算法可以有效处理执行器故障、参数化不确定和外部扰动的影响,保证系统具有满意的轮廓跟踪精度。图31幅,表9个,参考文献66篇。