高端制造业具有成长性好、附加值高、关键性强、技术和知识密集、带动性大等特点,是国家“十二五规划”的六大战略性新兴产业之一。伺服驱动系统是现代制造业的重要驱动源之一,永磁同步电机逐步取代步进电机和直流电机,成为伺服驱动的发展方向。由于永磁同步电机伺服系统易受电机参数变化、外部负载扰动等因素的影响,要获得高性能、宽调速范围永磁同步电机伺服系统,必须研究先进的控制策略与控制手段,实现系统强抗扰能力和适应性。鉴于永磁同步电机伺服系统重要的现实意义和广泛的应用前景,本文对永磁同步电机伺服控制技术进行了深入研究,并完成对伺服控制器的设计。首先,通过坐标变换,建立永磁同步电机在三种坐标系下的数学模型。为满足伺服控制系统高精度、宽调速范围和快速响应等性能要求,采用矢量控制算法实现永磁同步电机转矩和磁链的解耦控制。通过对矢量控制的四种不同电流控制方法的比较分析,结合小惯量面装式永磁同步电机的特点和伺服控制系统的控制要求,选定id ?0的转子磁场定向矢量控制方案。其次,按照自动控制系统调节器的工程设计方法,设计电流环和速度环PI调节器,分析电流和速度微分负反馈抑制动态响应超调的机理,通过速度微分负反馈实现速度环的全状态反馈控制。针对单自由度控制器无法同时兼顾跟踪性和抗扰性的问题,研究二自由度控制算法对速度环进行改善,设计简化的滤波型二自由度速度控制器,提高了转速控制的跟踪性能和抗扰性能。再次,为提高位置环控制性能,采用位置复合前馈控制对位置环比例控制器进行改进,消除反馈控制产生的滞后误差,实现位置快速跟踪和准确定位。针对位置环控制性能易受转动惯量变化的影响,通过朗道算法实现转动惯量参数辨识,设计位置环自适应控制器,仿真结果表明位置环具备良好的抗参数摄动能力。最后,研究适于工程实践的永磁同步电机参数测量方法,为控制器设计打下基础。搭建以高性能32位MCU TC1166为核心处理芯片的永磁同步电机伺服系统硬件平台,设计数字控制器,实现高性能控制算法。实验结果表明,系统能够实现位置的快速准确定位和速度的无超调快速响应,满足伺服系统的性能需求。