交流电机调速系统在多种工业驱动场合中已得到广泛应用,无速度传感器控制成为现代交流传动控制技术的一个重要研究方向。然而交流电机是一个多变量耦合的非线性系统,并且受电机参数变化、负载扰动等不确定性的影响较大。因此,如何提高交流电机调速系统的鲁棒性能成为了当前交流传动研究领域的热点问题,其主要解决途径是新型控制策略和无速度传感器方法的实现。本文主要围绕矢量控制系统中基于内模控制的鲁棒观测器和基于H∞的鲁棒控制器进行深入研究。具体研究工作包括以下几个方面:针对矢量变换后感应电机数学模型中存在的d轴和q轴之间交叉电势的耦合作用,基于内模控制原理,提出了一种感应电机二自由度内模控制策略。建立了感应电机的数学模型,研究了二自由度内模控制的控制机理,并对系统的稳定性进行了分析,最后使用所提方法进行了内模控制器的结构设计和参数计算。该方法对模型精度要求低、解耦效果好、鲁棒性强。同时,采用二自由度内模控制结构可以同时调节系统的跟随性能、抗干扰性能,使两者的性能均获得优化。仿真结果验证了该方法的有效性。内模控制已得到广泛关注,其结构简单、易于实现。其控制性能直接关系到滤波器的时间常数,从而影响了其在电机驱动系统中的应用。本文提出了一种基于免疫算法的感应电机二自由度内模控制策略的新方法,在免疫应答系统的基础上,对免疫算法进行了研究,并对算法的实现进行了分析。引入内模控制器的二自由度免疫算法,滤波时间常数在线调整充分利用免疫算法的自适应实现。仿真和实验结果验证了采用免疫算法的感应电机二自由度内模控制策略的有效性。提出了一种基于鲁棒H∞观测器的永磁同步电机转速估计方法。建立永磁同步电机的非线性数学模型,以交轴电流iq作为输入信号设计了状态反馈控制器,通过求解Riccati方程得到观测器的反馈控制律,确保鲁棒H∞观测器对目标实际状态的良好跟踪。将该算法在永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统实验平台上进行验证,所得估计转速在全转速范围内具有良好地跟踪性能。系统状态突变或负载扰动时,扰动抑制效果良好,并对电机参数变化具有较强的鲁棒性。本文采用H∞速度观测器取代机械传感器,实现了对永磁同步电机的速度估计,但其观测性能与权系数的选取有直接关系,限制了其在高性能变频调速系统中的应用。本文提出了一种基于粒子群优化算法的永磁同步电机H∞速度观测器,将粒子群算法引入到H∞鲁棒观测器之中,并分析了该算法的实现方式,该方法充分利用了粒子群算法的记忆性对观测器进行参数整定和优化。仿真结果证明:基于粒子群优化算法的永磁同步电机H∞速度观测器进一步提高了PMSM无速度传感器矢量控制系统的控制性能,具有更好的动态性能和抗干扰性能。