电机制造工艺、电力电子技术与现代控制理论的发展,使得以永磁同步电机(PMSM)为执行机构的伺服系统得到了广泛应用。提高PMSM在低速控制领域的应用对于国防、民用均有很大的意义。伺服系统在低速下的稳定性能是影响伺服系统应用的关键因素之一。针对此问题,本文先介绍了伺服系统相关技术的发展以及低速研究的概况,分析了永磁同步电机的结构和控制原理,并结合坐标系的变换推导出永磁同步电机在各个坐标系下的数学模型,然后设计出硬件电路并在此基础上进行控制算法研究。伺服系统驱动器硬件以森创公司的60CB020C款电机为被控对象,设计了以TI公司的TMS320F28335为核心的控制板和以国际整流器公司的IRAMS06UP60B为核心的功率板。采用CCS3.3作为开发环境设计驱动器软件控制部分,编写了以主程序、矢量控制中断服务程序、保护中断程序以及eQEP中断服务程序为主要内容的磁场定向控制程序。并对搭建的硬件平台分模块、有步骤地进行测试。针对伺服系统测量方式和PWM控制方式中存在的问题进行了分析。首先,硬件测量方法方面,针对低速运行过程以及低速到中高速的切换过程,采用了M/T法混合测速法;其次,研究了空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)控制中存在的死区问题,并对死区进行了补偿。实验结果表明系统的稳态误差有一定程度的减少。对于永磁同步电机低速运行时存在的摩擦扰动和负载扰动问题,首先分析了摩擦的影响以及摩擦模型的选择;其次,分别设计了摩擦观测器和负载观测器,并提出了一种带摩擦观测器和负载扰动观测器的滑模控制方法。仿真和实验结果表明该方法对摩擦和负载进行了有效地补偿,提高了系统的跟踪精度和抗干扰能力。