永磁直线同步电动机(PermanentMagnetLinearSynchronousMotor,PMLSM)相对于传统的“旋转电动机+滚珠丝杠”获得直线运动的方式，由于去除了中间传动环节，具有高速高加速度、刚度高等特点，因而近年来在机床伺服进给系统上获得越来越广泛的应用。PMLSM伺服驱动的优良性能来源于其在结构上的简化，但同时增加了控制这样一个系统的难度。因为外界扰动不经过中间缓冲而直接作用于电动机的动子，将对系统的运行性能产生直接影响，此外，由于直线电动机具有两个端部，将产生额外的推力波动，所以为了充分发挥直线电动机的性能，就要求所设计的控制器能有效地抑制各种内外部扰动，即系统的鲁棒性要好。本文以永磁直线同步电动机为研究对象，对PMLSM伺服系统的控制器设计问题进行了较深入的研究，主要内容如下： 1.详细阐述了PMLSM伺服系统各部分组成及其工作原理，确立了系统总体控制方案。介绍了PMLSM的基本结构及其运行原理，建立了PMLSM的数学模型。对比了矢量控制和直接推力控制的优缺点，确立了矢量控制方法作为PMLSM伺服系统的基本控制方法。针对PMLSM伺服系统的特点，确立了电流环、速度环、位置环三环串级控制策略，分析了各环在伺服系统中的作用，并建立了内外环控制器增益的调节原则。 2.针对采用电压型逆变器的PMLSM电流控制的特点，为PMLSM设计了最短时间电流最优控制器，以提高电流响应的速度。分析了采用SVPWM驱动的PMLSM线圈中电流的谐波特点，提出并采用了一种基于滤波和补偿的高精度电流检测方法。为进一步提高系统性能打下了基础。 3.为了提高PMLSM伺服对各种扰动和参数时变等不确定因素的鲁棒性，采用了离散时间串级滑模控制方法。为了进一步改善滑模控制的性能，对基于趋近率的离散时间滑模控制进行改进，提出了一种自适应离散时间滑模控制方法，实验表明，该方法不但提高了系统响应速度，同时也使滑模控制的抖动也大大的降低。 4.分析了PMLSM自身存在的推力波动及其特点，并构建了实验台对电动机的推力波动进行了测量。基于所测得的结果，采用了基于查找表技术和曲线拟合两种推力波动补偿措施，实验表明该方法有效地抑制了推力波动的影响。 5.由于伺服系统在实际运行过程中，并不是所有的扰动都可事先测量得到的，为此本文提出了基于非线性扩张状态观测器的扰动观测补偿策略，系统在运行过程中对各种扰动进行在线观测和补偿，并用实验验证了该方法的有效性。 6.对系统的定位精度、重复定位精度、刚度、跟踪性能等进行了实验测定。