近年来,随着电力电子技术和现代控制理论的飞速发展,交流电动机在现代的生活和生产中扮演着越来越重要的角色。其中,异步电动机(IM)因其结构简单、价格低廉、运行可靠性高以及维修便利等优点深受广大使用者的青睐。尤其是在工业现场、航空航天、机器人制造等领域得到了国内外学者的广泛关注。由于异步电动机控制系统是一个非线性的系统,所以其控制方法大多以非线性的方法为主。国内外的诸多学者普遍认为其控制方法大体上可以分为以下两类,即信号控制的方法以及能量控制的方法。如果采用单一的信号控制的方法和能量控制的方法可能导致的在异步电动机调速控制系统中产生的稳态耗能较大和动态响应较慢的问题。针对这一状况,本文设计了一种新型的信号控制与能量控制相协调的控制方法。首先,本文系统地建立了异步电动机在不同坐标系下数学的模型;然后利用异步电动机转子磁场定向的原理设计了滑模控制器做为其信号控制器,并将其与传统的矢量PI控制做了详细的对比;根据端口受控哈密顿理论建立了异步电动机的端口受控哈密顿模型并求取了端口受控哈密顿控制器作为能量控制器。最终的协调控制系统由取指数函数将信号控制器和能量控制器结合起来所构成。同时,考虑到转子磁链不容易测量和负载转矩可能出现未知的情况,本文又设计了异步电动机转子磁链观测器和负载转矩观测器;除此之外,整个协调控制系统的稳定性也得到了证明。仿真结果表明,本文所设计的协调控制系统不仅可以使异步电动机在起动阶段迅速的跟踪到给定转速,而且在其稳态阶段也能在一个较低的能耗状态下平稳运行。这就说明这种协调控制的方法实现了将信号控制的方法和能量控制的方法相结合作用异步电动机的调速控制系统中去。这种协调控制的方法为研究异步电动机的能量优化控制提供了一种新的方向。