永磁同步电机以其构造简易、效率高、转矩惯量比高及良好的低速跟踪性能等优越性在高精度数控机床、望远镜控制系统、雷达卫星等高精度伺服控制场合被广泛应用。近年来,随着目标检测要求和制造工艺的提高,望远镜控制系统所制造的望远镜口径不断增大,国内外的大型直驱望远镜都采用了永磁同步电机伺服控制系统来取代原先的直流伺服控制以提高望远镜的低速跟踪性能。本文主要探讨永磁同步电机的低速平稳控制,来拓宽永磁同步电机在高精度伺服控制系统特别是望远镜控制系统中的应用。影响电机低速平稳性的主要因素有电机的转矩脉动以及控制系统中的速度检测误差,本文从抑制转矩脉动和转速瞬时检测两方面来提高电机低速运行时的平稳性。首先,为了后文进行速度脉动抑制和速度检测算法的研究,本文简单介绍了永磁同步电机在三大坐标系(三相静止坐标系、两相静止坐标系和同步旋转坐标系)下的数学模型,揭示了速度脉动和转矩脉动的联系,阐述了永磁同步电机id=0矢量控制系统的框架结构和基本原理,进一步分析了速度脉动的影响因素,对其影响规律进行了总结。其次,针对永磁同步电机的速度脉动,本文设计了自抗扰电流注入复合控制器,并与常规的PI控制以及PI叠加电流注入进行了对比。设计了速度环自抗扰控制器来抑制电机的外部负载扰动,以及设计了电流补偿模块来抑制电机的转矩脉动,随后将自抗扰控制器与电流补偿模块相结合,得到自抗扰电流注入复合控制器。仿真结果表明,所提方法能在低速运行条件下对系统速度脉动进行更有效的抑制,同时在负载扰动时,确保了系统的鲁棒性和良好的动态响应性。再者,针对平均测速算法难以满足电机低速时的测速精度和无法消除测速延迟,本文设计了自适应卡尔曼观测器。根据电机的机械运动方程设计了三阶卡尔曼观测器,得到了参数矩阵的设计原则,并引入了自适应机制来消除负载突变时的测速延迟。仿真结果表明,相对于平均测速算法和卡尔曼观测器法,所提方法在电机低速运行时可有效减少测速延迟,提高测速精度。最后,为验证本文提出的低速平稳控制算法,利用实验室的永磁同步电机平台进行低速控制实验,实验结果验证了所提算法具有良好的低速运行平稳性。