随着高科技领域的飞速发展以及市场对产品技术指标要求的日益严苛,高端机床行业面临着前所未有的挑战,永磁同步直线电机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)的性能优异、结构紧凑,逐渐成为高端数控领域必备之选。为进一步提升永磁同步直线电机的优异特性,各国专家学者对PMLSM进行了广泛的研究,提出众多控制策略,其中反步控制由于自身优良的控制性能被应用于PMLSM控制领域,而反步控制虽然能够使系统具有良好稳定性,但控制器的设计中未考虑未知外部扰动的影响。针对上述问题,本文研究了一种基于扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)的永磁同步直线电机反步控制策略。首先,从PMLSM的结构、工作原理和数学模型等方面进行了详细的介绍,说明了可以将PMLSM数学模型等效为直流电机的坐标变换方法,以实现励磁电流和转矩电流的分别控制。其次,本文以PMLSM为控制对象,介绍了反步控制的研究背景、基本思想和设计方案,并根据Barbalat引理对其稳定性进行了证明,但由于其未考虑未知负载变动对系统的影响,所以在反步控制的基础上引入ESO。本文详细介绍了ESO基本原理和设计方案,分析了ESO在PMLSM控制系统中的优势所在,并分析了其观测误差在零平衡点附近稳定的条件。最后,搭建了以TI公司DSP芯片TMS320F28335为控制器核心的实验平台,实现了基于ESO的永磁同步直线电机反步控制系统的稳定运行,并对本课题所研究的控制方法进行了正确性和有效性验证。仿真和实验结果表明,基于扩张状态观测器的永磁同步直线电机反步控制方法有效提高了系统的快速性,显著降低了负载变化对系统控制性能的影响,提高了系统的稳态和动态性能,并有效抑制了PMLSM低速情况下的推力波动问题。