交流永磁同步电机具有气隙磁密高、转矩脉动小、转矩/惯量比大，效率高、结构简单等优点，在要求高控制精度和高可靠性的场合，如航空航天、数控机床等方面获得了广泛的应用。交流永磁同步电机控制算法的研究也引起了国内外学者的广泛关注。本文将在对交流永磁同步电机控制系统研究分析的基础上，对滑模控制和分数阶PI控制等两种非线性控制方法在交流永磁同步电机调速控制系统中的应用展开研究。 本文首先介绍了目前交流永磁同步电机控制的研究现状和永磁同步电机调速系统的矢量控制方案，同时介绍了本文使用的交流永磁同步电机调速系统实验平台。在对永磁同步电机调速系统分析了解的基础上，我们应用非线性控制方法对交流永磁同步电机调速控制问题进行研究。 滑模控制是一种典型的非线性控制算法，具有对系统参数变化和负载扰动不敏感，具有鲁棒性好、响应速度快及容易实现等优点。在永磁同步电机双闭环矢量控制方案中，一般方法是将电机速度与期望q轴电流之间关系近似为一阶微分方程来设计的，这存在近似误差，会影响闭环系统的控制性能。本文在此基础上，引入了一种电机速度与期望q轴定子电流之间的二阶方程，并据此进行了滑模控制的分析设计和实验研究。接着通过对滑模控制特点、抖振产生原因及削弱方法的分析，给出了常规滑模控制的改进方案：变增益滑模控制器和基于扩张状态观测器的滑模控制器。实验结果表明本文所提的滑模控制的改进方案削弱了滑模控制器抖振，并保持了对负载扰动和系统参数变化有较好鲁棒性的优点。 分数阶微积分是整数阶微积分在任意阶次的扩展，微分和积分阶次也可以反映微积分作用的强弱，这增加了控制器的自由度。根据分数阶微积分设计的分数阶PID控制器是一种非线性的控制器。本文在了解分数阶微积分算法的基础上，分析了分数阶PID控制器的特点，并进行了该算法在永磁同步电机调速系统中的应用仿真。仿真研究结果表明，相对于传统PI控制，分数阶PI控制器对于外界扰动具有更强的抗干扰能力，可以提高控制系统的鲁棒性。