永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高可靠性、体积小等的特性,在新能源汽车、轨道交通、航空航天等领域得到广泛关注与应用。此外,无模型控制算法作为一种不依赖于受控系统数学模型的理论,相比基于模型的控制方法,在基于故障电机的建模方面更具优势。PMSM在实际的牵引工况中存在参数摄动、未建模动态与外部扰动等各种不确定性因素,而PI控制因其积分饱和等局限性无法消除此类扰动,因而严重影响PMSM高控制性能,一定程度限制了PMSM在高性能要求领域的应用。因此,本文以PMSM为研究目标,重点探讨了由电机内部参数摄动和外界扰动所导致的多种故障问题的解决方案,利用无模型滑模控制与扩展滑模扰动观测器原理为基础理论,实现了永磁同步电机无模型滑模鲁棒容错控制研究。本文主要研究内容如下:首先,针对PMSM控制系统采用传统PI控制算法时因参数摄动而导致电机控制性能下降的问题,提出一种转速环改进型无模型滑模控制方法。通过建立PMSM在参数摄动时的新型超局部模型,采用一种改进趋近律设计转速环无模型滑模反馈控制器;同时利用扩展滑模扰动观测器估计超局部模型中的未知部分,并通过Lyapunov稳定性理论证明了该控制器和观测器的稳定性。最后,仿真和实验结果证明所提方法与PI控制以及传统无模型滑模控制相比,能有效改善PMSM在发生参数摄动时的暂稳态性能,降低对电机模型的依赖,提升系统鲁棒性和抗干扰性能。其次,针对上述无模型滑模控制策略中转速环中低阶滑模的固有抖振与电流环采用传统PI控制算法,在引入失磁故障时电机性能再次受影响,鲁棒容错能力下降的问题,提出一种PMSM牵引驱动系统的新型鲁棒无模型超螺旋滑模容错方法。该方法可有效提高对参数摄动和外部扰动的鲁棒性和容错性,保证PMSM的稳定运行。首先,建立一种新的具有参数摄动和外部扰动的PMSM超局部模型。然后,利用所提方法设计速度环与d-q轴电流环控制器以提高响应速度,减小滑模抖振。超局部模型中的未知部分由扩展滑模扰动观测器精确估计并反馈到无模型超螺旋滑模控制器中补偿。此外,引入类二次Lyapunov函数分析无模型超螺旋滑模控制器的稳定性。仿真和实验表明,对比PI和传统无模型滑模控制方法,无模型超螺旋滑模控制算法具有更高的状态跟踪精度和更低的转矩脉动、更小的定子电流畸变。实现了PMSM牵引驱动控制系统在参数摄动和外界扰动下的鲁棒容错控制。