永磁同步电机(PMSM)作为当今数控机床、智能机器人领域主流动力源,其发展历程与稀土永磁材料、数字信号处理方法、电力电子技术、新型电机控制理论的进步和突破息息相关。伴随着永磁同步电机的推广,其控制方法也逐渐成为交流电机控制领域的研究热点。其中,矢量控制方法的应用最为普遍。本文首先介绍了永磁同步电机的基础知识及其在不同坐标系下的数学模型,包括永磁同步电机的结构特征和三种坐标系内的重要变换,推导出其位于各坐标系内的基本方程和空间状态模型。然后,基于d-q旋转坐标系下的同步电机数学模型分析了矢量控制的基础理论,完成了空间矢量调制的推导和电流环控制器的设计。其次,在第三章结尾对各种励磁电流控制方式进行了分析,通过对各种控制方法的对比,选定本文应用磁场定向控制方法。在此基础上,本文设计了多种永磁同步电机转速外环控制器,包括PI速度控制器、改进型PI速度控制器、滑模速度控制器以及改进型滑模速度控制器。PI速度控制器是基于经典控制理论进行设计的。改进型PI控制器是针对积分环节的饱和问题对PI控制器进行了改进,使其具有抗饱和的效果。滑模控制器是基于现代控制理论进行设计的。改进型滑模控制器是针对滑模控制器转矩稳态波动较大的问题,对滑模面开关函数进行了优化设计,以达到减小转矩波动的效果。最后,本文分别对基于不同速度控制器的永磁同步电机矢量控制系统进行了仿真,并对仿真结果从转速动、稳态和转矩稳态三个方面完成了分析总结。本文仿真实验的结果表明,滑模控制器相比PI控制器在转速动态响应方面具有绝对优势,其中改进型滑模控制器在保留普通积分型滑模控制器动态响应快、无超调量这些优点的基础上,有效地解决了普通积分型滑模控制器转矩稳态波动较大的问题。