永磁同步电机拥有控制特性好、体积小、效率高、功率密度高、可靠性高等优点,并随着电力电子、计算机、微电子和现代控制等技术的发展,以及永磁同步电动机的设计和制造水平不断提高,永磁同步电机已成为伺服系统中应用最广泛的电机。并且,永磁同步电机伺服系统成为数控机床、大规模集成电路制造设备、航空航天、机器人等领域的重要驱动部件,广泛应用于现代自动化工业中。但同时现有的永磁伺服产品仍存在不能满足工业自动化日益增长的要求,特别是对永磁伺服系统快速响应性能的要求。因此,论文主要研究提高永磁伺服系统动态响应速度的控制方法,并且在提高动态性能的同时实现无超调控制,解决伺服系统中响应速度和超调量之间的矛盾。首先,论文总结分析了永磁伺服系统快速响应性能方面的研究现状和现有提高系统动态响应速度的几种方法;建立了永磁同步电动机的数学模型,并简单介绍了永磁伺服系统的基本组成成分;分别建立了永磁位置伺服系统的电流环、速度环以及位置环的数学模型,并推导出传递函数,从传递函数设计出电流环和速度环调节器的参数;对永磁位置伺服系统进行传递函数分析,表明普通位置伺服系统为了保证无超调或者小超调,系统动态响应速度很低。其次,针对普通永磁位置伺服系统响应速度低的问题,文章提出在伺服系统中引入微分前馈控制,微分前馈控制能提前预知给定信号,从而做到提前响应来提高响应速度。文章阐述了前馈控制的基本原理以及在位置伺服系统中的应用,推导出位置伺服系统前馈控制函数。文章分析出普通前馈伺服系统能大幅度提高恒速段给定位置指令的动态响应性能,而对于加减速段位置给定指令作用效果不佳。针对此,文章进一步提出在电流环和速度环分别引入前馈补偿的新型前馈位置伺服系统,建立了闭环传递函数,推导出新型前馈控制的前馈函数和前馈系数的表达式。新型的前馈控制在电流环增加了转矩预测补偿,能有效实现恒速段和加减速段的快速动态跟踪。文章通过分析前馈函数,表明伺服系统前馈控制对于阶跃等非连续给定位置指令作用效果不明显,且不能抑制系统超调。故而文章建立了微分反馈控制系统数学模型和闭环传递函数并对其进行定性分析,表明微分反馈控制能有效抑制伺服系统超调,但同时对响应速度有抑制作用。因此,文章提出在微分前馈伺服系统的基础上,引入微分反馈控制。建立了含前馈微分和反馈微分控制的伺服系统数学模型和传递函数,推导出新型系统的前馈和反馈微分函数,确定了系数的表达式,分析了新型系统中前馈微分和反馈微分的自适应调节过程,理论表明新型系统能够发挥在位置信号大误差情况下反馈微分抑制超调的优点以及小误差情况下前馈微分提高响应速度的优点,从而真正实现无超调快速控制,解决响应速度和超调量的矛盾。最后,在matlab2008a环境下搭建了所设计系统的仿真模型并进行了仿真实验,同时构建了永磁电机伺服驱动控制系统的软硬件控制平台对文章所提控制策略进行了实验验证。仿真和实验结果验证了分析设计的可行性和有效性,表明了文章所提新型控制方法响应速度快,超调量小,适用范围广,具有很大的实用价值。