自工业4.0这一概念提出之日起,我国便结合互联网优势,打算在工业智能制造这一领域实现弯道超车。因此工业智能化和高效化便是发展工业控制的方向,这使得以永磁同步电机为核心的伺服系统受到了广大专家学者的关注。但是,永磁同步电机因其复杂的非线性特性以及系统参数易受环境、电机相互干扰等问题,导致其控制性能不及预期。为了更好的发挥永磁同步电机的特点,本文采用嵌套饱和控制理论,将执行器饱和这一特性考虑进去,开展以下研究:首先,以坐标变换理论为基础,采用矢量控制策略构建理想情况下表贴式永磁同步电机的数学模型。使用MATLAB搭建永磁同步电机双闭环调速系统模型,并采用PI控制器进行电流、转速控制,从而验证搭建平台的可行性,为下文的深入研究奠定了坚实基础。其次,针对永磁同步电机中的执行器饱和问题,为转速环设计嵌套饱和控制器。第一步设计线性控制器,用于保证系统在某区域内局部稳定;第二步是将饱和函数与线性控制器组合,构造有界控制器。该控制器解决了饱和度非递增的限制,可以在饱和度选取的时候更加灵活。相较于传统饱和控制器,稳定性、鲁棒性较好。再与滑模观测器结合进行复合控制,进一步加强了系统的抗干扰能力。然后,由于嵌套饱和控制算法是基于线性系统的,为了更契合具有非线性特征的永磁同步电机调速系统,所以按照两步法设计一种基于非线性系统的有限时间嵌套饱和控制算法,可以有效降低响应时间和系统干扰。仿真结果表明,有限时间嵌套饱和控制相比于嵌套饱和具有更好的响应速度和更强的抗扰能力。最后,介绍了基于Rtunit开发的半实物仿真平台,给出具体的软件和硬件设计方案。基于上述平台,以MATLAB为开发环境,采用Rtunit模块、代码编程方式搭建永磁同步电机控制系统实验框图。针对PI、传统饱和、嵌套饱和、“嵌套饱和+观测器”以及有限时间嵌套饱和算法分别进行转速和q轴电流实验,通过实验数据说明所设计算法的有效性。