随着精密加工技术的发展,我国对高档数控机床的需求日益增大,对其定位精度等性能要求也日益严格。为了减小非线性摩擦造成的影响,摩擦补偿技术已经成为提高机床定位性能的主要技术。目前摩擦补偿方案中广为采用的是将伺服进给系统作为整体进行集中辨识的集中组件摩擦模型,此类建模方法并未考虑滚珠丝杠与直线导轨摩擦特性的差异,严重影响了摩擦补偿效果。因此,需要对进给系统中的不同组件分别建模,建立相应的精细化摩擦模型。本文以提高伺服系统轨迹跟踪性能,减小系统非线性摩擦干扰为目标,在摩擦建模、辨识与补偿方面进行了一系列研究工作,主要内容包括:(1)根据课题研究内容设计了一种新型滚珠丝杠伺服进给系统,对系统的机械传动结构,测量系统,驱动系统和控制系统分别进行了分析研究与器件选型,并且对测量系统中力传感器和力矩传感器的安装方式进行了设计,使其可以满足分离组件摩擦参数辨识的需要。(2)从分析滚珠丝杠与直线导轨产生摩擦的机理入手,计入各组件摩擦特性的差异,对丝杠与导轨分别进行了摩擦建模和参数辨识,建立了基于GMS模型的进给系统精细化摩擦模型,然后根据辨识的摩擦参数建立了相应的仿真模型来模拟系统的摩擦特性。(3)针对进给系统的特点提出了相应的摩擦补偿策略,在P-PI级联控制器的基础上,采用了基于分离组件摩擦模型的前馈摩擦补偿方法,为了减小外部干扰的影响,提出了包含扰动观测器及摩擦前馈补偿的综合摩擦补偿策略,并在Matlab/Simulink平台进行了仿真与分析。(4)基于TwinCAT平台搭建了新型伺服进给装置的开放式数控系统,对所提出的分离组件摩擦模型的精确性进行了实验对比,然后对相应的摩擦补偿方法进行了实验验证。