永磁同步电机作为现代全数字工缝装备领域中主流的动力源,其运动性能的释放与转子位置的反馈情况息息相关。事实上,在主流的工缝伺服系统内,转子位置常由增量式光电编码器测得,但受限于增量反馈机制,此类传感器无法为电机起动时的电流解耦提供有效的初始相位,同时恶劣的缝制环境使得码盘在粉尘和油污的影响下无法稳定运行。因此,在工缝市场竞争激烈的背景下,如果能对以上关键点进行创新和优化对于提高装备稳定性和产品竞争力具有重大意义。在文献调研和制造企业需求的基础上,论文结合装备兼容性、方案可靠性以及技改成本这三个维度,分别对永磁同步电机的起动问题和恶劣环境下的位置反馈问题提出了针对性的解决方案,并就关键技术的应用和整合,深入分析了矢量控制策略和空间脉宽调制技术的实施机理,构建了一套以永磁同步电机冷起动模型和三环控制理论为核心的工缝伺服系统架构。首先,为了解决永磁同步电机在初始位置未知情况下的起动问题,提出了一种组合信号激励的初始位置定位方法。在传统脉振高频电压注入法的基础上,研究了 一种基于离散傅里叶变换的位置特征提取新方式,避免了复杂的滤波参数整定。同时,针对估测初值的极性补偿,设计了一种结合多位置校验和直流偏置补偿的正反脉冲激励法,克服了电流峰值判别易受偏置电压影响的通病。其次,为了解决光电编码器在恶劣缝制环境下实用性不强的问题,选择通轴式磁性编码器为替换方案,深入分析现有细分技术存在的缺陷,依托六霍尔感应单元设计了 一种面向游程表的磁空间角度解算策略,并引入了一套自适应的系数迭代算法来克服温漂引起的查表电压失真现象。此外,针对角位移信息的传递问题,论文以低位格雷码和奇偶性为特征元素建立绝对相角与两相脉冲电平之间的关系模型,并在定时器的输出比较模式下模拟出无损精度的增量信号,以达到提高编码器应用兼容性的目的。最后,搭建样机平台进行测试分析。结果表明,基于离散傅里叶变换和改进型双脉冲激励法相融合的初相辨识算法能够在电机静止状态下完成初始位置检测,算法收敛时间维持在100 ms内,极性补偿总耗时200 ms,角度误差不超过103.132’,并通过仿真实验验证了算法具有较强的鲁棒性。此外,所研制的通轴式磁性编码器能够在恶劣缝制环境下稳定工作,不易受温漂影响,且支持增量输出,最大绝对角度误差均值为8.935’,最大初始精度为10.804’。结合构建的工缝伺服系统架构,论文完成了整机系统的成果集成,实现了 4000 rpm最高缝制转速下的加减速控制,转速波动稳定在±5 rpm,符合预期性能指标。