永磁同步电机(Permαnent magnet synchronous motor, PMSM)作为执行机构的高性能伺服调速系统,需要实时精确地知道转子的旋转位置和速度信息,通常是通过安装在电机转子上的机械式位置传感器来获得,但是由于环境复杂性以及使用寿命限制等一些原因,容易造成位置传感器出现故障。这种故障的出现会严重影响其控制性能甚至人身安全,因此迫切需要对位置传感器故障下的伺服调速系统进行容错控制研究。本文首先就PMSM在伺服系统中的发展状况进行介绍,并对位置传感器故障容错以及无传感器发展现状进行研究分析。随后,根据PMSM数学模型以及转子结构特点论述矢量控制原理,并就逆变器基本开关状态论述空间矢量脉宽调制算法的实现原理。其次,在分析滑模变结构鲁棒性问题的基础上搭建传统滑模观测器,但是考虑到传统滑模观测器存在大量抖振和谐波以及故障容错可靠性等原因,本文提出一种自适应同步滤波器和自适应二阶滤波器分别与正交锁相环相结合的滑模观测器对电机转子位置和速度估计。随后,在Simulink仿真平台上对改进的滑模观测器和传统滑模观测器进行阶跃跟踪对比仿真分析,仿真结果表明改进的滑模观测器跟踪精度高,抖振小。然后,本文在电机速度跟踪误差的基础上,提出一种分段阈值的方法,来提高伺服调速系统的故障检测的可靠性能。同时,考虑到在位置传感器故障发生和故障恢复时,有传感器模式和无传感器模式之间的切换存在较大的转矩脉动的问题,本文提出了一种补偿方法。随后在Simulink仿真平台上对伺服调速系统容错控制进行了仿真研究,结果表明该补偿方案有效地抑制了不同模式切换之间所存在的转矩脉动。最后,以dSPACE为控制器实现一台1.5kW的PMSM伺服调速系统的实验平台搭建,并在此半实物仿真平台上进行两种滑模观测器的跟踪性能试验分析和位置传感器故障下的容错控制实验分析,以此来验证本文所提的容错控制方案的有效性。