以有限转角直流无刷力矩电机作为执行电机,选用感应同步器作为位置传感器组成的电机伺服系统具有出力大、频带宽、力矩波动小、定位精度高、体积小、重量轻等特点,实现高可靠性驱动,大量地应用在空间遥感相机的扫描机构中,在有限角度内对负载进行直接驱动。本文以研究项目“空间指向、扫描运动机构控制的关键技术研究”为背景,根据其实际工程的需要,设计一个基于FPGA的有限转角直流无刷力矩电机控制系统。本论文首先介绍有限转角直流无刷力矩电机的组成结构和基本原理,在这基础上分析其数学模型,得出电机的传递函数。对感应同步器的工作原理进行介绍,详述其常用的单相激磁双相输出鉴幅工作方式与双相激磁单相输出鉴相工作方式,并分析其优缺点。在提出系统控制方案后,对控制算法与速度检测方案进行分析,然后利用System Generator软件对电机系统进行仿真,根据电机的数学模型建立电机的仿真模型,构建控制器模型对电机模型进行控制,详细介绍各模块的组成原理,并分析双闭环PI控制模式对电机控制系统性能的影响,为FPGA设计时PI调节器的比例参数与积分参数的选定、乘法器的输出位宽对系统的影响提供参考。根据系统设计方案,介绍系统硬件电路模块,开发了控制器的FPGA设计,利用VHDL语言实现了PWM输出模块、PI调节器模块、SPWM信号产生模块、角度整合模块、速度检测模块、RS-422通讯模块等功能。最后根据其工作模式对系统进行相关测试实验,给出实验结果并进行分析,表明该电机控制器实现了系统的功能要求,测角传感器精度为士13.56”,最终测试定位精度达到士13.86”,响应时间小于2s,匀速运动稳定,稳速精度优于6%,均方根误差均<2%,具有较好的动态和静态性能。