永磁同步电机由于其高功率密度、高效率、高可靠性及结构简单等优点,以永磁同步电机为基础的伺服系统在日常生活、航空航天和武器装备等领域被广泛应用。当系统运行在低速工况下,由于外界扰动、系统中非线性作用的增强和位置传感器分辨率的限制,电机转速出现较大波动,影响系统在低速运行下的平稳性,限制了低速下伺服系统稳态和动态性能的提高。因此,本文对低速下影响系统性能的因素进行分析与研究,并在此基础上采取一定的控制策略抑制电机在低速运行下的速度波动,提高速度的跟踪性能。针对低速下负载波动、摩擦力矩变化和电机齿槽转矩和电磁波动力矩引起的速度波动,研究扰动转矩观测器前馈的稳速控制策略。为了减少基于低通滤波器的扰动转矩观测器中速度微分的误差放大作用和带来的高频噪声,设计非线性扰动转矩观测器。非线性扰动转矩观测器无需对速度进行微分运算,能够有效提高观测器的带宽和稳定性。为提高观测结果的准确性,对观测器参数选取进行分析,对电机转动惯量采取模型参考自适应的方法进行辨识。针对永磁同步电机伺服系统低速下速度检测延迟与误差,研究基于FPGA的感应同步器软件位置解调算法,提高位置检测的分辨率。为了改善两路正余弦反馈信号的正弦度,设计FIR带通滤波器抑制信号传输过程中噪声和动态偏移的影响,并采用坐标旋转数字计算得到两路信号的反正切值。为进一步提高解调精度,设计位置跟踪闭环,并分析其参数选取对跟踪性能的影响。最后,搭建以ARM控制芯片STM32F407为核心的低速永磁同步电机硬件实验平台。在分析和仿真的基础上,通过实验验证了扰动转矩观测器前馈控制方法和位置解调算法的正确性。