数控系统是现代制造业的基础,其发展程度可反映一个国家的科技水平。而发展数控系统中的伺服控制技术则是提高数控系统性能的关键。因此研究高性能的伺服控制技术有着相当重要的意义。近年来我国在伺服系统的研究方面也取得了一定进展,但由于器件等各方面因素的限制,系统的性能还有较大的提升空间。和传统的微型芯片相比,FPGA有着极大的优越性。凭借着设计周期短,可移植性好,接口灵活的优点,在各类控制系统中得到了广泛的使用。同时,由于永磁同步电机具有损耗低、转矩高、脉动小等优点,已经成为数控加工方面的主流。本文对以FPGA作为主控芯片的永磁同步电机控制系统进行了详细的研究。论文首先对永磁同步电机的数学模型进行了分析,在模型分析的基础上,对矢量控制原理、坐标变换原理、PWM逆变器原理进行了介绍,从而推导出不同坐标系下的电机数学模型,并进行了模型的简化,设计了电流环转速环控制器,对该双闭环系统进行了仿真分析。仿真结果显示,系统响应快,精度高,从而验证了控制器设计的正确性。然后对永磁同步电机控制系统在FPGA上进行了实现。介绍了系统所使用的FPGA模块的实现方法,其中重点介绍了 SVPWM生成模块、M/T测速模块、坐标变换模块、PI调节器模块等,在每一个模块下给出了对应的IP核设计原理图,引脚说明,逻辑结构图和仿真分析结果。仿真结果符合预期的设计。最后搭建了永磁同步电机控制系统的硬件实验平台,并进行了实验分析验证。进行了 FPGA与AD芯片的选型,在选型基础上对AD调理采样电路、过流保护电路、电压转换模块、缓冲器模块、输出保护等模块进行了设计。同时也对主电路,IGBT驱动电路、电流电压检测电路进行了设计。平台搭建完成后进行了实验分析验证,分别进行了空载实验、负载突加与突减的实验。实验结果表明本文设计的系统性能优秀。