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永磁同步电机(PMSM)以其结构简单、高功率密度、高效可靠、灵活的控制方式、大扭矩等特点,在电力传动、伺服驱动、电动汽车、新能源风力发电、机器人等方面获得了广泛应用。研究、分析、设计高性能的永磁同步电机控制系统具有重要的现实意义和应用价值。然而PMSM存在着诸如定子电流、电磁转矩、转子磁链的耦合,系统饱和及退磁现象、参数摄动和外部扰动、混沌运动等诸多不利因素,直接导致控制系统的静动态性能下降。本论文在综述PMSM分析与控制研究现状的基础上,对PMSM控制系统的分析与设计进行了较为深入的研究,以期进一步揭示PMSM的性质,为PMSM的分析与设计提供一种新的思路和途径。主要研究工作和创新点如下:(1)针对PMSM不确定系统,提出系统鲁棒稳定与镇定的充分条件。深入分析不同坐标系下PMSM数学模型的基础上,首先针对PMSM系统数参数摄动和外部扰动的情形,获得Laplace变换的解析解。然后,利用Gronwall-Bellman引理获得系统零解渐近稳定的充分条件。进一步,基于Lyapunov稳定性理论,利用矩阵代数变换获得基于线性矩阵不等式(LMI)稳定性条件。最后,基于以上稳定性条件,获得PMSM不确定系统鲁棒状态反馈控制器设计方法。(2)针对PMSM系统,提出PMSM系统基于观测器的状态反馈鲁棒控制方法。考虑参数不确定性的情形下,首先设计一种全维观测器,应用Lyapnov稳定性理论获得闭环系统的稳定性条件。然后借助矩阵奇异值分解技巧,将稳定性条件转化为易于求解的LMI条件。进一步根据稳定性条件,获得永磁同步电机的观测器-反馈控制器,实现电机速度跟踪控制。(3)针对永磁同步风力发电机(PMSG)系统,首先应用逆系统控制理论和内模控制方法,实现永磁同步风力发电系统混沌控制。然后针对PMSG不确定故障模型,设计收敛于原系统的全维和降维故障观测器。进一步,提出基于故障观测器的PMSG系统执行器故障检测方法和故障重构的数值算法。(4)针对PMSM系统速度跟踪问题,首先利用反推方法设计能准确跟踪永磁同步电机转速和电流的反推控制器。然后考虑到状态的不可测,基于Lyaponov稳定性定理设计滑模观测器。利用状态观测器获得的电机状态估计,将估计状态应用于反推控制器,实现对PMSM系统踪控制。最后,分析并建立了PMSM系统仅极对数已知的多个系数未知的不确定性模型,考虑参数不确定性的情形下,设计自适应反推控制器,实现对PMSM系统的高精度控制。