数控机床的伺服系统是机床运动的执行部件,其性能直接决定加工精度和加工效率,故应具有高跟踪精度、响应快、抗干扰能力强等特性。永磁同步电机由于重量轻、结构简单、体积和损耗小、运行可靠且效率和功率因数高等优点,被广泛应用于数控机床的交流伺服系统。尽管特性优良,但其系统模型复杂,带来了诸如电流纹波、电流耦合、参数的不确定性、内部和外部干扰、系统饱和等相关问题。因此,在现有的制造材料和设备无法更新的情况下,寻求永磁同步电机的高性能控制方法是提升性能的关键。本文主要从以下几个方面对永磁同步电机的控制技术进行研究:首先,建立了永磁同步电机的数学模型,并且详细阐述了矢量控制的基本原理和SVPWM 算法。研究了无差拍电流预测控制(Deadbeat Current Predictive Control,DCPC)模型,进行了稳定性分析。与电流环采用PI控制相比,采用无差拍电流预测控制可以提高电流的响应速度。其次,本文讲述了滑模控制器(Sliding Mode Controller,SMC)设计的一般步骤。针对转速环采用PI控制器转速响应超调量大,抗干扰能力差的问题,设计了滑模速度控制器并进行了仿真分析。与转速环采用PI控制相比,采用滑模控制可以提高速度环的响应速度以及抗干扰能力。最后,本文介绍了分数阶微积分的逼近算法。针对滑模控制器的抖振问题,设计了合理的分数阶滑模控制器(Fractional Order Sliding Mode Controller,FOSMC),该控制器可以削弱系统趋近滑模面时的抖振,并且反馈通道引入分数阶滑模扰动观测器(Fractional Order Sliding Mode Disturbance Observer,FOSMDO),可以补偿系统随温度、频率变化参数所产生的误差。