作为一种常用的进给装置,滚珠丝杠副广泛应用于数控机床和工业机器人等设备中,是影响数控机床加工精度和工业机器人运动精度的关键部件之一。对滚珠丝杠副进行在线监测,识别其运行状况,可以保证设备正常运行。本文对滚珠丝杠副故障测试试验台(以下简称测试试验台)与测控系统进行设计研究,以实现滚珠丝杠副运行状态的在线监测。首先,结合滚珠丝杠副尺寸与运行参数,设计了测试试验台总体体系结构方案。根据测试测试试验台故障模拟与机理研究的需求,设计了试验台测控系统的总体方案,包括硬件体系结构与软件体系结构,满足了测试试验台运动控制和振动信号采集功能要求。其次,设计并实现了基于模糊PID的双电机同步控制方法。确定了主从式双电机同步控制方案,采用模糊PID控制算法对双电机转速进行实时同步调节,分析了PID三个参数与误差和误差变化率之间的模糊关系,制定相应的模糊规则,并依据该规则通过模糊推理对PID控制参数进行整定。仿真与实验分析结果表明所提方法能够有效地对双电机进行同步调节。然后,给出了滚珠丝杠副测控系统的软硬件详细设计方法。测控系统硬件包括DSP及其外围电路模块、数据采集模块、通信管理模块、电源管理模块、电机控制模块和CPLD模块等。系统软件包括上位机与下位机两部分,通过串口与网络接口实现上下位机电机控制指令和振动信号传输。最后,构建了滚珠丝杠副试验台和测控系统测试方案,开发了测控系统。测试结果表明所研制测控系统能够实现滚珠丝杠副试验台控制和振动信号采集。研究了基于AR建模预处理与功率谱分析的滚珠丝杠副振动信号特征提取方法,分析结果表明该方法能够进一步提取滚珠丝杠副振动信号特征。同时,滚珠丝杠副点蚀故障模拟分析结果表明系统能够满足滚珠丝杠副故障模拟与监测分析的要求。