永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）因其高可靠性、高效率和高功率密度等优点被广泛应用于伺服控制领域。对于永磁同步电机伺服系统,通常采用传统的基于线性比例积分（Proportional Integral,PI）控制的位置-转速-电流三闭环结构来实现位置跟踪控制。随着工业和技术的发展,电机伺服系统越来越多地应用于复杂的工作环境,传统的PI控制方式在控制精度和响应速度等方面都不能满足要求。为此本文采用模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）对位置控制器进行重新设计,同时引入观测器技术对扰动进行补偿,提出基于模型预测控制和扰动补偿的PMSM复合控制策略,实现增强伺服系统位置跟踪精度和抗干扰能力的目的。本文的主要研究内容如下:（1）为了优化PMSM伺服系统的控制性能,将预测函数控制（Predictive Function Control,PFC）方法应用在伺服系统的速度环控制。首先,选择阶跃函数作为基函数,然后,建立转速环的预测模型得到预测输出,接着利用平滑的参考轨迹增加系统的稳定性,再利用误差校正和滚动优化设计电机伺服系统预测控制器。为了提高抗扰动能力,引入了滑模观测器（Sliding Mode Observer,SMO）来估计系统存在的扰动并进行补偿。仿真与实验结果表明,与传统的PI控制相比,基于滑模观测器的预测函数控制算法有效提高了系统的控制精度和抗扰性。（2）为了简化控制结构,提高永磁同步电机位置跟踪性能,提出了一种新的非级联模型预测控制方法来取代传统的三闭环伺服控制。首先,定义了电机的状态变量和离散状态空间模型,同时在电机模型中引入了集中扰动项。其次,通过求取最优代价函数设计模型预测控制器。然后,根据不确定参数和外部干扰,引入滑模观测器对系统总干扰进行估计并补偿。最后,对比实验结果表明,所提出的永磁同步电机模型预测位置控制方法不仅调节参数少,而且位置控制精度有明显提高,鲁棒性更强。（3）为了简化预测控制的计算过程,设计了一种新的非线性广义预测位置-转速控制方法。首先,基于永磁同步电机的连续时间模型进行Taylor级数展开,建立预测模型。然后,通过求取最优成本函数,设计非线性广义预测控制器（Generalized Predictive Controller,GPC）获得q轴给定电流。最后,引入了非线性扰动观测器（Nonlinear Disturbance Observer,NLDOB）对扰动进行估计并补偿。仿真与实验结果表明,采用所提出的预测控制方法在不同的运行工况下,都能保持良好的位置控制性能。