双转子永磁电机可作为水下航行器或螺旋桨飞行器的动力驱动装置,为了防止因转子负载不平衡而导致航行器或飞行器发生侧滚,就有必要提高不同工况下的双转子同步运行性能。本文以异向旋转双转子永磁电机为研究对象,对不平衡负载情况下的双转子永磁电机控制策略进行了研究,开展了基于主从策略的磁场定向控制、滑模转速控制以及基于扰动观测器的复合转速控制等相关研究,探讨了不同工况下的双转子永磁电机转速同步控制的实现,论文主要从以下几个部分来进行研究:从电机结构及工作原理上分析了异向旋转双转子永磁电机与传统永磁同步电机的不同之处,并在此基础上,给出并建立了双转子永磁电机的数学模型,主要包括双转子永磁电机的电压、电流、电磁转矩以及运动方程等;分析了这种新型拓扑电机在运行中因负载不平衡时会出现三种磁路情况及其产生原理,并对这三种情形进行了电机等效磁路的建模,为后续不平衡负载下的双转子永磁电机同步控制提供了理论依据。在负载不平衡工况下,针对电机两个转子必须保持同步运行这一特点,提出了基于主从控制的磁场定向策略来保证两个转子以相同速度同步旋转的控制方法。利用双转子永磁电机的数学模型,分析了双转子永磁电机同步旋转的可行性问题,并提出了一种基于动态主从策略的控制方法来保证转子的同步。采用动态主从控制策略时,系统将承受较大负载的转子定义为主转子(又谓主电机),并对主电机的转子磁场进行重新定向,从而可以确保两个转子的同步运行;提出了基于旋转变压器来对转子位置进行检测的方法,为控制系统判断并选择主电机提供了行之有效的解决措施。为了提高系统的可靠性,利用滑模控制策略设计了转速控制器,从理论上分析并给出了双转子永磁电机转速同步的滑模控制策略;为了降低系统的抖振现象,提出了一种基于结构层技术的指数控制律技术,改进了转速控制器中趋近率的算法;对提出的滑模控制系统进行了稳定性分析与仿真,仿真结果表明,基于滑模控制策略作用下的双转子永磁电机控制系统不仅可以保证两个转子的同步旋转,而且具有良好的动态性能与鲁棒性能。从内部干扰与外部干扰两个方面分析了扰动对电机控制系统的影响与危害,提出了基于扰动观测器来对系统干扰进行估计的方案;为了减少扰动等对系统控制性能的影响,在基于扰动观测器与改进了控制律的转速控制器的基础上,提出了复合控制策略来对双转子永磁电机实行转速控制;同时利用Lyapunov稳定判据对此时的系统进行了稳定性分析;仿真结果表明,该复合控制策略可以将系统当中的扰动因素前馈输入到转速控制器中,这不仅提高了系统的鲁棒性能,而且能够保证在转子负载不平衡的情况下,使电机系统能快速地跟随给定转速并保证两个转子的同步运行。