永磁同步电机具有体积小、结构简单、可靠性强等优点,广泛应用于电动汽车、压缩机等场合。在永磁同步电机系统中,调速依赖传感器测量的位置和转速信息,在极端恶劣的工况下,传感器易受到腐蚀和干扰,从而影响永磁同步电机调速系统正常运行,严重时甚至会造成重大的人身安全事故。因此,研究高性能永磁同步电机无位置传感器控制方法,在提高系统可靠性、降低系统成本方面具有重要意义。对此,本文以永磁同步电机为研究对象,对高阶扩展状态观测器和基于改进型趋近律的非奇异快速终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制方法展开研究,具体工作内容如下:首先,介绍了永磁同步电机的工作原理,建立了永磁同步电机矢量控制调速系统的数学模型,围绕基于矢量控制的永磁同步电机调速方法展开研究,为后续的永磁同步电机调速系统无位置转速估计和无位置控制方法提供了重要的基础。其次,针对传统状态观测器动态响应慢和鲁棒性差的问题,设计了高阶扩展状态观测器,对电机转速和转子位置进行估计。将任意二阶受扰系统扩张为高阶线性系统,将未知反电势作为新的状态,通过加入扩充状态变量对高阶线性系统进行扩张,形成高阶扩展状态观测器。在仿真平台上验证了基于高阶状态观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法。仿真结果表明,与传统状态观测器对比,该方法响应速度快,系统的鲁棒性明显提高。接着,针对普通滑模算法跟踪误差无法在有限时间内收敛到零和本身存在的抖振问题,设计了基于改进型自适应趋近律的非奇异快速终端滑模控制器。利用非奇异快速终端滑模控制理论对传统滑模面进行改造,并结合改进型自适应趋近律,在传统等速趋近律的基础上,引入了系统状态变量和幅值增益,使趋近律可以表示为两种不同的趋近形式,在提高系统的收敛速度同时,又保证系统状态平稳到达切换面。在仿真平台上验证了基于改进型自适应趋近律的非奇异快速终端滑模控制方法。仿真结果表明,与PI控制方法对比,该控制方法有效提升了调速系统的动态性能,并且在高阶扩展状态观测器的配合下,系统动态响应速度更快,且有效抑制了抖振现象。最后,搭建了750w电机控制半实物实验平台,并进行了部分硬件设计和系统的软件设计,在实验平台上验证了文中所提高阶扩展状态观测器和改进型趋近律的非奇异快速终端滑模的控制算法。实验结果表明,所设计的高阶扩展状态观测器可以有效估计转速和转子位置信息,所设计的基于改进型趋近律的非奇异快速终端滑模控制器可以达到提升系统动态性能和抑制抖振的效果。