永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)以其高效率、高功率密度和紧凑的结构被广泛应用于电动汽车、机器人、机床等高性能工业伺服领域。但电机运行时由磁链谐波、齿槽转矩、电流测量误差、电压源型逆变器(Voltage Source Inverter,VSI)死区效应等非理想因素所产生的转矩脉动导致电机瞬时转矩随转子位置周期性的振荡。特别是在电机低速运行时,这些转矩脉动反映为电机转速的周期性振荡,严重影响PMSM的应用精度和性能。在较高的运行速度下,这些转矩脉动自然被转子和负载转动惯量过滤掉,因此不容易反映在电机转速中。转矩脉动优化是值得研究的课题,本文主要针对低速PMSM的转矩脉动展开研究,探索转矩脉动优化的控制策略。首先,本文建立PMSM速度、电流双闭环矢量控制系统的数学模型,并在此基础上详细分析PMSM转矩脉动产生的原因。基于傅里叶分解法对dq坐标系下PMSM谐波转矩进行建模,分析转矩脉动与谐波电流之间的耦合关系,研究基于谐波电流注入的转矩脉动抑制控制策略。该策略以转矩脉动最小为目标,从速度测量中提取转矩脉动幅值,利用梯度下降优化算法(Gradient Descent Optimization,GDO)计算注入谐波电流参考的幅值和相位。本文所提出的转矩脉动优化策略无需复杂硬件电路,且计算简单,不包含复杂的迭代计算过程。然后,分析电流环比例积分控制器(Proportional Integral controller,PI)对优化后的谐波电流的调节作用,研究PI参数的离散化设计方法,在w’域内提出简单、准确的PMSM数字PI控制器参数整定方法。在该方法中,分析零阶保持器(Zero order hold,ZOH)和采样时间对电流控制的滞后效应,提高基于谐波电流注入的转矩脉动抑制策略的PMSM控制系统稳态和动态性能。接下来,对比传统PI控制策略,分析基于速度与电流比例积分谐振控制器(Proportional-integral-resonant controller,PIR)的PMSM平滑转速控制性能,研究电流采样和速度采样时间延迟对于控制系统稳定性的影响,基于奈奎斯特稳定判据分析控制系统稳定性及设计PIR控制器参数。最后,在MATLAB/Simulink软件中搭建表贴式永磁同步电机矢量控制系统模型,对本文所提出的各种控制策略进行仿真分析。在此基础上,对MATLAB/Simulink软件中控制模型进行离散化设计,基于dSPACE1103快速原型开发平台进行表贴式永磁同步电机的实验研究,验证本文所提出转矩脉动优化策略的有效性。