由于具有结构简单、控制性能优异的优点,永磁同步电机近年来得到广泛应用。本文针对永磁同步电机伺服系统的动态响应性能问题,以加快响应速度,增强转速环的抗扰动能力为目标,进行永磁同步电机高刚性控制方法研究。首先,由于永磁同步电机伺服系统的性能和调节器参数相关,设计合理的控制参数是实现高刚性控制的重要条件。通过分析系统各环节的数学模型,介绍了时域和频域性能指标的确定原则;同时,考虑到伺服系统转动惯量对转速响应速度的影响,文中研究了两种转动惯量的离线辨识方法,以较为准确地获取转动惯量参数。基于上述分析,推导出了PI参数的整定公式。其次,为了减小负载转矩扰动对于转速输出的影响,增强系统刚性,对负载转矩扰动下的伺服系统转速扰动模型进行了分析。根据扰动模型的频域特性和转速PI调节器参数之间的关系,提出了转速变增益PI控制策略以实现对扰动的抑制。此外,根据Kalman滤波算法设计了负载转矩观测器,负载转矩观测结果作为前馈补偿部分可用于提升伺服系统的抗扰动能力。考虑到工程应用,讨论了参数误差对于控制效果的影响,并对负载转矩观测的实时性进行了简要分析。最后,借助FPGA硬件实现了负载转矩观测器,确保了负载转矩扰动观测的实时性,其他改进控制算法则主要由ARM微处理器实现。通过优化永磁同步电机伺服系统电流环和转速环的PI调节器参数,电流、转速响应速度得到了提高。采用基于负载转矩观测的变增益PI控制策略能够减小转速波动、缩短调节时间。仿真和物理实验结果证明了上述控制方法在工程应用中的可行性和有效性。