随着工业现代化的不断向前推进,电力电子技术、微处理器技术、稀土永磁材料及先进的控制理论也迅速的发展。在这样的环境下,交流伺服系统的应用与控制技术也得到了飞速的发展,而永磁同步电机由于其功率密度高、体积小、低转动惯量、损耗低及效率高等优点,且如今人们的环保与节能意识日益成熟,故其在交流伺服系统中的应用尤为突出。另一方面由于永磁同步电机的结构特点,使得其在中小功率场合的应用也十分广泛,如定速驱动、调速驱动及高精度控制方面,几乎涉及到每个工业控制领域,且市场需求量巨大。然而目前市场上成熟的驱动器其算法还基本停留在PI算法,很大程度阻碍了其发展。本文主要是对永磁同步电机的高精度伺服算法的设计以及原理验证样机的设计与研制。主要工作如下:第一,利用永磁同步电机的固有凸极及磁路饱和效应引起的空间凸极,通过对定子电枢注入高频脉振电压从而估计出转子的初始位置。通过分析高频电流响应发现:交轴电流的基波分量中包含转子的位置信息但存在多解问题,直轴电流的二次谐波分量包含着极性信息可以有效的滤掉无效解,根据这两者的信息从而估算出转子的初始位置,为矢量控制作好铺垫。第二,基于矢量控制思想以位置伺服为例通过两步法设计了抗饱和控制律。先根据永磁同步电机的数学模型,根据系统的级联特性用反推法设计了基本控制律,系统的稳定性由李雅普诺夫函数来保证。然后通过命令滤波器引入了幅值与速率约束,并通过?滤波器来处理饱和约束下对系统的影响从而重构控制律。引入的命令滤波器还可以消除虚拟控制律微分引起的计算膨胀。最后利用Tikhonov引理证明了加入命令滤波器后闭环系统的稳定性。第三,根据伺服驱动器的原理设计了整个硬件电路,包括控制部分及驱动部分,控制板采用TI公司的TMS320F2812为核心芯片,使用了其EV、ADC及SCI模块来实现控制与通讯。驱动部分用来仙童公司的FSBB20CH60C智能功率模块,配上相应的整流电路、滤波电路、缓冲电路、制动电路、隔离电路及电源管理电路。接着基于MATLAB GUI设计了上位机的操作介面,最后根据SVPWM原理给出了整套控制流程,为今后进一步的研究奠定了基础。