直升机主旋翼电驱动控制使用电动机直接驱动主旋翼,相比于内燃机驱动方式,具有低噪声、高可靠性、高效率、操作简单等优点。将永磁同步电机应用在小型直升机主旋翼驱动控制中,根据被控对象的特点,采取直接转矩控制形式,并且根据控制要求对传统直接转矩控制策略进行研究和改进以获取更加优秀的控制效果,本文的研究内容如下:首先,对样例直升机的主旋翼进行气动力建模,计算主旋翼需用功率,在不降低直升机飞行性能的前提下确定主旋翼最优转速,并且根据主旋翼电驱动系统分析确定选取永磁同步电机做驱动,整体阐述了旋翼电驱动系统控制特点。其次,在主旋翼电驱动中,要求电动机输出转速维持恒定,由于永磁同步电动机直接转矩控制(DTC)存在的基本电压空间矢量选取不均匀、转矩脉动大、逆变器开关频率不恒定等问题,在负载突变条件下,其输出转速与转矩会发生变化,因此融入空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法,并设计了SVPWM模块。在Simulink中搭建了永磁同步电机的SVPWM-DTC仿真模型,仿真结果表明,改进后的控制策略可以大幅降低DTC控制中的磁链与转矩脉动,电动机输出转速误差减小。再次,主旋翼电驱动控制要求系统具有较快的动态响应与较强的抗干扰能力,因此针对PMSM的DTC算法的数字实现存在一拍滞后的缺点,将无差拍预测控制算法应用在PMSM控制中,提出一种无差拍磁链和转矩预测的直接转矩控制方法,针对开环电流观测器跟踪效果差问题,加入零阶保持器形成闭环定子电流观测器,并设计电压电流组合模型定子磁链观测器提高磁链观测准确性,仿真结果表明,将无差拍控制算法与空间矢量调制相结合可以大大提高主旋翼电驱动系统的控制性能、减弱系统的抖动,增强系统的抗干扰能力,提升了系统的动态响应性能。最后,根据主旋翼电驱动转速控制抗扰动能力差与易受不稳定气流影响,需要研究转速环控制器,针对无差拍直接转矩控制中的速度外环因采用PI控制器带来的转速超调量过大、抗干扰性能差的缺点,采用直接误差计算方式线性化处理自抗扰控制器,重新设计速度控制器,仿真结果表明,采用自抗扰控制可降低系统转速超调、提升系统抗干扰、提高对电机参数变化的鲁棒性,验证了理论设计的有效性。