永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因为具有功率因数高、构造简单、易于控制等优点,近年来被广泛应用到电动汽车、航空航天、深海探测等领域。PI算法作为经典控制算法之一,常被用作设计永磁同步电机速度控制器,但是该控制算法并不能完全满足复杂多变的系统。获取精确的转子速度和位置信息是保证电机得到高效控制的重要条件,传统方法通过采用机械传感器对转子速度和位置进行获取,但是机械传感器的存在不仅会增加控制系统的制作成本,而且会导致系统控制精度降低。为克服上述两个问题,本文对PMSM调速系统和无传感器控制技术进行相关研究。本文从PMSM内部基本结构和各物理量间对应关系出发,推理出了永磁同步电机在不同坐标系下的解耦方程,确立了基于id=0的转子磁链定向控制策略,建立了以空间脉宽调制技术(SVPWM)为基础的数学模型。阐述了滑模趋近律原理,分析了传统指数趋近律的缺陷,在传统指数趋近律的基础上提出一种改进型变速趋近律,能够抑制抖振并且提高启动速度,解决了传统指数趋近律中存在的问题。基于改进型变速趋近律设计了速度控制器,在PMSM调速系统中得到了有效应用。对PMSM滑模观测器进行了研究,指出了传统滑模观测器中的缺陷,通过采用sigmoid函数、变截止频率低通滤波器和锁相环算法对传统观测器进行改进,构造了改进型滑模观测器。分别搭建了改进型滑模观测器和传统滑模观测器的仿真模型,通过仿真结果对比分析可知,改进型滑模观测器能够有效提高转子速度和位置估算精度,验证了本文所提控制策略的优越性。