以永磁同步电机为执行电机,采用高性能控制策略的控制系统目前已成为电气传动控制系统的一个主流发展方向。永磁同步电机是一个多变量、非线性、时变被控对象,控制系统受电机参数变化、外部负载扰动、对象未建模和非线性动态等不确定性的影响,要获得高性能的永磁同步电机控制系统,必须研究先进的控制策略以解决这些不确定性的影响。近年来,国内外学者围绕如何提高其控制系统的性能、降低成本等问题上,采用了一些先进的非线性控制策略进行了大量的研究和实践,取得了较为丰富的成果。然而对于永磁同步电机控制系统来说,单一先进的非线性方法只能针对某一类问题有效,不能普遍适用。因此,寻求有效的永磁同步电机综合非线性控制方法成为本论文的主要研究内容。论文依托国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目资助的《电气传动及控制系统节能技术的研发》(课题编号：2006AA04Z183),对永磁同步电机控制系统的速度控制、位置控制问题以及转子位置自检测问题进行了研究,立足获得具有适应性、可靠性、抗干扰能力和鲁棒性较强的高性能永磁同步电机控制系统。具体工作如下：1、针对无源控制方法使控制器设计简单和系统稳定性分析更加容易的特点,从能量角度分析永磁同步电机的控制器设计,采用互联、阻尼配置的无源性控制方法,提出了一种新颖的基于端口受控耗散哈密顿(PCHD)方法的永磁同步电机无源滑模控制系统,其速度外环由滑模速度控制器实现,电流内环由无源控制器实现,利用一种滑模观测器估计速度。通过仿真验证了策略的有效性。2、为了解决滑模控制存在的抖振问题和在系统稳定性的基础上增强鲁棒性问题,提出了带速度估计的自适应模糊滑模软切换的永磁同步电机鲁棒无源控制方法。该方法利用双曲正切函数代替符号函数设计了自适应模糊滑模软切换速度控制器,实现了软切换连续控制,削弱了滑模控制存在的抖振现象,通过设计鲁棒无源电流控制器,在系统稳定性的基础上增强了鲁棒性,采用自适应滑模观测器进行速度和转子位置的估计。通过仿真验证了策略的有效性。3、为了对速度控制系统未知状态和不确定干扰项的实时作用量进行估计并实现前馈补偿,进一步提高系统的抗扰能力,提出了两种新颖的带有扩张状态观测器的永磁同步电机速度控制方法。一种方法是针对滑模变结构控制要求整个系统的摄动必须在一定范围内,而且这个范围与整体控制效果相互制约的这一问题,提出了带扩张状态观测器补偿的自适应滑模调节的永磁同步电机自抗扰-无源控制方法,其速度环采用一种自适应滑模控制器,利用扩张状态观测器观测系统的干扰,并进行前馈补偿,电流环采用了以无源控制为基础,自抗扰控制技术为辅的融合控制策略。另一种方法是从基于解耦模型控制策略的逆系统方法对变化很快的外部扰动抑制效果不理想的角度出发,借助于扩张状态观测器的优势,构建了带扩张状态观测器补偿的自适应逆系统综合控制器,有效的实现了电流与转速解耦控制。通过仿真验证了两种策略的有效性。4、针对永磁同步电机位置控制系统追求定位的快速性、准确性和无超调的目标要求,按照双环结构的理念设计了三环位置控制系统,采用一阶系统的自抗扰控制策略构成位置外环控制器,采用自适应反步法构成速度环、电流环控制器的三环系统,增强了系统的鲁棒性,保证了速度控制精度。针对三环位置控制系统,通过仿真验证控制策略的有效性。5、针对全速度范围内转子位置自检测问题,提出了一种将脉振高频电压信号注入法和模型参考自适应法有机结合的新型无速度传感器的复合方法,进而分别设计了永磁同步电机无速度传感器的SVPWM调制的id=0矢量控制系统和最优转矩控制系统。通过设计速度切换方案,实现了速度的平稳过渡。此复合方法解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题。通过仿真验证了两种策略的有效性。6、依托国家高技术研究发展计划(863计划)资助的项目,搭建了22kW永磁同步电机id=0矢量控制调速系统的实验平台,重点对网络化的综合自动化测试单元进行了介绍。通过实验验证了系统的性能指标达到了目标要求。