本文是在江苏省自然基金“自由活塞发电发动机的模型建立、结构优化和控制策略研究(BK2008228)”的资助下，对自由活塞式发电发动机中的永磁同步直线电机进行研究，分析圆筒型永磁直线电机在设计中应该注意的结构特征，并且基于DSP开发工具构建了电机的硬件电路系统及相关实验平台。　　 本文所针对的圆筒型永磁同步直线电机是自由活塞式发电发动机中的关键部分，这种圆筒型永磁直线电机具有结构简单、出力能力强、应用广泛等特点。基于此，本文首先介绍了圆筒型永磁直线电机的内部原理和基本结构，总结永磁电机的分类，并且对永磁同步电机现代以及传统的控制策略做了相关介绍，对比各种控制策略的优缺点，以及介绍控制策略的多种选择方法。然后分析圆筒型直线电机本体结构设计的发展现状。　　 通过介绍有限元理论在电机电磁场分析中的应用，并针对推力波动、反电动势谐波含量和气隙谐波含量等关系电机性能的变量的优化，使用ansoft软件对圆筒型直线电机的内部各个参数的选择进行优化分析，试图探索出一套切实可行的圆筒型永磁同步直线电机的优化模型。在电机大体结构已知的前提下，针对电机绕组的选择，对比了三种绕组的绕组系数、气隙磁密、反电动势等波形;针对电，机不同的充磁方式的特点，有针对性的使用不同充磁方式对永磁体进行分析;针对电机永磁体宽度和厚度，对比了不同宽度厚度条件下电机的气隙磁密，谐波含量等参数;针对电机齿间距，对比了反电动势谐波含量等参数，分析探讨了这些参数的最佳选择，最终确定了一套永磁同步直线电机的结构优化设计参数。　　 文中对比了矢量控制方法与直接推力原理，分析两种控制方法的优缺点，利用两种控制算法得到的仿真模型进行相关参数的对比，对比了转速、推力波动等相关参数，为硬、软件电路的搭建提供可靠的参考，具有一定的研究意义。　　 根据圆筒型直线电机的结构特点，设计了圆筒型永磁同步电机的硬件电路和相关软件，使用空间矢量算法在DSP软件中进行编程。编写了PI调节算法，位置检测算法，A/D采样算法的相关软件程序。在搭建的硬件平台上进行实验，得到正确的PWM波形，检测电压波形等相关参数，验证了控制策略的可行性，同时在实验过程中验证系统可靠性。