随着现代制造业的发展，在多轴运动控制中轮廓误差控制越来越重要。在这个领域，交叉耦合控制器是一种常用的提高轮廓控制精度的方法。目前，多轴交叉耦合控制主要集中在两轴轮廓误差控制，对于多于两轴的运动控制系统通常会引入大量而复杂的计算。为了解决此问题，本文将提出一种新的多层轮廓误差模型。这个模型的主要理念是在低层形成虚拟轴，然后应用在高层建模中。这样做有两点好处，首先是复杂的四轴轮廓误差模型会被分解到多个简单的层，每一层又可以使用不同的耦合方式，以应对不同系统的要求。第二个好处是每一层的控制系统都可以根据不同的需要来定制。在文中，此方法将会应用在四轴控制系统的建模中，并且会使用一个三层交叉耦合控制器来补偿控制系统的轮廓误差。并且根据所提出的模型，做了多方面的改进。此交叉耦合控制系统将会搭载在一个DSP+FPGA平台上，文中还对此系统的总体构架以及软硬件系统做了简要的介绍，并且集中对控制系统中重要的插补，加减速控制等模块进行了详细的论述。最后通过仿真实验来验证系统的有效性，并且通过与传统交叉耦合控制系统的对比来体现其优越性。