传统的伺服控制系统大都采用了直流伺服电机,但是直流伺服电机的机械换向器和电刷给对整个系统造成了许多不稳定的因素。永磁无刷直流电机作为一种新型电机克服了直流伺服电机机械式换向器和电刷带来的系列限制,且结构简单、发热轻,电磁干扰小;因此在伺服控制领域正不断取代直流伺服的市场份额。本论文从无刷直流电机的结构出发研究了无刷直流电机的数学模型、控制方法和规律,利用电机的相变量建立相应的数学模型,对包括电机的换相方式、PWM调制方式和位置检测方式等关键性问题进行了研究。从工程应用的角度出发,研究了高性能无刷直流伺服系统的体系结构,软硬件设计原理等。然后根据分析的结果和实际系统的功能要求对伺服系统进行了结构设计,控制系统采用了基于Cortex-M3的LM3S8962作为控制芯片,用C语言编写相应的控制算法,程序简洁明了,结构性强,便于程序的调试和扩展。设计过程中对系统中电磁兼容性、热控性进行了分析,设计了相应的保护电路和隔离电路,同时为系统的通信和扩展预留了相应的接口,使系统实现可靠性好,性能高的特点。通过对无刷直流电机的实际驱动实验,证明该系统性能稳定可靠,实时性好,接近直流伺服系统的伺服性能指标。可以在实际应用中逐渐替代直流伺服系统的应用。