永磁同步电机(PMSM)具有结构简单、转动惯量小、效率高、功率密度大和控制性能好等优点，正逐步取代其他电机成为伺服控制系统中的执行机构，针对永磁同步电机的高性能伺服系统控制技术更是近年来的研究热点。本文以永磁同步电机为研究对象，研究伺服系统三闭环控制，针对伺服系统低速稳定性和位置跟随性能进行分析并做了相应控制方法研究。
　　首先，分析了永磁同步电机的数学模型及矢量控制原理，其中 id=0控制和最大转矩电流比(MTPA)控制较适用于本文所设计的伺服控制系统。对传统MTPA控制算法进行研究，针对其在电机参数变化时结果误差大及计算量大等问题，利用一般信号注入法的 MTPA工作点处转矩对电流矢量角偏导为零这一思想，利用滑动离散傅里叶变换对指定频率信号的提取能力，简化注入信号的提取同时改善控制结构使之更便于伺服控制系统设计，改进了MTPA控制算法。
　　其次，结合id=0控制设计了PMSM伺服系统三闭环控制结构，给出电流环、速度环和位置环详细设计过程及其调节器参数设计。对转速环 PI调节器存在的积分饱和问题进行研究，分析了积分限幅的影响和基于反计算跟踪的抗积分饱和方法，设计了改进的抗积分饱和PI调节器。低速伺服系统稳定性主要受扰动转矩和转速测量精度影响，设计改进的扰动转矩观测器对扰动转矩进行观测，然后补偿转矩电流实现抑制扰动的作用，同时采用一阶低通滤波提高低速转速计算精度，整体上提高了系统低速稳定性。
　　然后，针对斜坡位置信号采用位置前馈控制提高响应速度，较之纯比例控制提高了位置响应速度和跟随精度。针对周期性位置信号跟随误差大，响应慢等问题，基于内模原理设计了嵌入式重复控制器，结合了重复控制的高跟随精度和比例控制的快速响应，整体上提高了对正弦周期信号的响应速度和跟随精度，分析嵌入式重复控制器结构的优点，及稳定条件，在此基础上设计重复控制器的辅助补偿器Q(z)和补偿器C(z)，将位置前馈控制取代其中的比例控制，进一步提高嵌入式重复控制器位置控制性能。
　　最后，基于实验室现有资源，搭建永磁同步电机伺服控制系统的硬件平台，设计相关DSP算法，完成了改进MTPA控制实验、基于id=0的矢量控制实验、位置伺服控制实验、位置前馈控制器和嵌入式重复控制器的实验，验证了本文所设计的永磁同步电机伺服控制系统的可行性和有效性。