永磁同步电机因具有机械结构简易、功率密度高、转矩平稳和运行可靠性高等优点,逐步成为中小功率等级高性能交流伺服领域驱动电机的首选。高性能的永磁同步电机伺服系统需具备响应快速、定位精确、抗干扰能力强的控制品质。目前,永磁同步伺服控制系统还有两个问题等待解决,一是非线性因素和不确定性扰动下的伺服系统动态响应与鲁棒性问题,另一个是非刚性负载连接设备引发的伺服系统机械谐振问题。为此,本文结合永磁同步伺服控制系统的需求及实践经验,以永磁同步电机为研究对象,对其控制系统的相关问题展开研究,主要工作包括:(1)分析永磁交流伺服系统的构成,建立永磁同步电机的数学模型,依次通过解耦控制及坐标变换,电流控制器,速度控制器及位置控制器的设计来分析永磁交流伺服系统的矢量控制方法。通过对永磁交流伺服系统的论述,为后续的永磁交流伺服系统的若干控制问题的研究奠定基础;(2)介绍自抗扰控制器的优势及标准自抗扰控制器模型,将自抗扰控制器应用到永磁交流伺服控制系统的电流环中,设计由线性扩张状态观测器和状态误差反馈率组成的电流环自抗扰控制器,在此之后对加入了控制器的电流环进行性能分析,最后对电流环的抗扰动性能进行分析;(3)进行转速环复合PI控制器设计并进行其性能的分析,同时针对抑制超调的方法选择输出微分负反馈及IP控制器,进一步设计变结构PI控制器,最终得到最优PI控制器及变给定增益PI控制器。通过对转速环复合PI控制器的设计提高系统对连续变化输入的跟踪性能;(4)对永磁交流伺服系统机械谐振进行分析,得到对谐振产生影响的主要因素,进一步地采用快速傅里叶变换对谐振系统进行频率在线辨识,最后采用陷波滤波器对系统谐振频率进行滤波。其中对陷波滤波器对系统的影响进行分析并且对滤波器的参数进行确定,最终实现陷波滤波器的数字化;(5)搭建基于永磁同步电机的伺服系统实验平台。阐述本文提出的伺服系统电流环、转速环以及振动抑制控制算法的实验结果。实验结果会验证本文提出的伺服系统电流环、转速环以及振动抑制控制算法的有效性和实用性。本文的研究完善了永磁交流伺服控制系统的控制方法,对实际工程中伺服控制系统的设计具有一定的指导意义和借鉴价值。