永磁同步直线电机具有效率高、功率密度大、动态响应快的优点,被应用于加工制造、交通运输、物流传输等众多领域。在永磁同步直线电机矢量控制系统中,使用位置传感器可以获取矢量控制所需的磁极位置信息,但是会增加系统整体的成本,并且使控制系统易受外界环境的影响。因此,无位置传感器控制受到各国学者的关注。在电机零速或低速时,高频信号注入法被应用于无位置传感器控制,在进行位置估计的过程中,需要使用滤波器实现信号的提取与分离,而滤波器的使用会带来延迟效应,对位置估计系统的性能造成影响。因此,本文对滤波环节进行了改进,以提高位置估计系统的性能。首先,本文给出了永磁同步直线电机本体的数学模型以及矢量控制的实现方法,并在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,考虑不同模块的区别进行多步长仿真设计,为后续基于高频信号注入法的无位置传感器控制研究奠定了基础。在对相关文献进行分析总结后,本文给出了高频信号注入法的通用数学模型,介绍了不同的实现方法,给出了位置估计系统的结构框图。在合理简化的基础上,利用二阶系统的性质对位置估计系统中延迟时间的影响进行了分析,明确了降低数字滤波器阶数的意义。然后,为了充分发挥FIR滤波器的优点,降低其带来的延迟时间,本文对位置估计过程中所需的两个滤波环节进行了改进。对于第一阶段的滤波,使用差分运算和低通FIR滤波器组合的方式代替带通FIR滤波器;对于第二阶段的滤波,利用FIR滤波器的频域模型,重点考虑特殊频率处的幅频特性,设计了阶数仅为3的FIR滤波器。在永磁同步直线电机矢量控制系统仿真模型的基础上,加入磁极位置估计模块,通过对比使用不同滤波方案时的磁极位置估计结果,验证了基于低阶FIR滤波器的新型滤波方案的有效性。最后,本文给出了无位置传感器控制系统软硬件的设计方案,将基于模型的设计应用于软件设计中,提高了软件开发的速度,并且通过初始位置估计实验对本文采用的新型滤波方案进行了检验。