永磁同步电机以高效率、高可靠性、高性能以及结构简单等特点著称,目前广泛应用于工业生产和国防航天等领域。本文在永磁同步电机构成的伺服控制系统的原理、数学模型、控制策略的研究基础上,针对永磁同步电机构成的伺服控制系统建模不够精细、控制模型不能在线监测调控,传统的滑模变结构控制系统输出存在抖振,容易引起转矩波动等问题,提出一种双闭环滑模变结构二自由度PID控制算法。控制器内环采用定子电阻在线估测滑模变结构控制,外环采用带控制权观测变量的滑模变结构二自由度PID控制。由于滑模变结构控制器的引入,将转矩波动以及温度变化对模型精确性的的影响降到了最低。通过控制权观测变量将二自由度PID与滑模变结构的融合,削弱了变结构控制的抖振性,提高了电流曲线的平滑性。本文首先阐述了永磁同步电机数学模型的建立方法,详细分析了电机的d、q轴模型、Clark—Park变化和IPARK变换。在此基础上分析了SPWM和SVPWM两种PWM控制技术的优缺点,选定SVPWM为本文引用的控制方法,并给出了七段式SVPWM的实现过程。其次详解了三闭环伺服控制系统的结构与控制思路,提出一种定子电阻在线估测滑模变结构电流控制算法及滑模变结构二自由度PID速度环控制算法。结合位置环P控制策略,对整个伺服控制系统进行Simulink建模与仿真,验证了该控制方法的可行性。然后以TMS320F28335为控制核心搭建了伺服电机控制器,对电机的转子位置检测、电机冷启动方式、转速计算SVPWM实现的软件设计过程给出了详细讲解。结合Altium Designer设计的硬件电路对DSP最小系统、供电系统、编码器数据捕获与处理、模数转换、温度检测、通信接口、IPM隔离、直流母线过压过流保护等硬件电路进行了详细说明。最后在自主研制的永磁同步电机伺服控制驱动实验平台上进行了负载突变、低速直驱、零速锁定等实验。通过实验数据证明了该控制算法在永磁同步电机伺服系统中的应用可行性。