弧线永磁电机具有结构简单、功率密度大、方便直驱等特点,在大口径天文望远镜的驱动控制系统中有潜在的应用前景。本文以弧线电机为研究对象,基于预测控制原理设计了双闭环预测控制系统,针对负载转矩波动和参数失配进行了研究,设计了扰动观测器进行补偿。论文分析了弧线电机的基本结构及数学模型,研究了预测控制的基本理论。针对弧线电机预测控制系统,设计了速度环模型预测控制和电流环无差拍预测控制,形成级联的双闭环预测控制系统,与PI控制和单预测环控制系统进行对比,本文提出的双闭环预测控制系统具有优良的速度跟踪性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证所提控制系统的可行性。针对参数失配和负载转矩波动对控制性能的影响,基于滑模控制和内模控制原理,分别设计了参数扰动滑模观测器和参数扰动内模观测器,提高了在电机参数变化时控制系统的抗扰性和鲁棒性。设计了负载转矩内模观测器,观测负载转矩的变化,进一步提高系统的抗扰动能力。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,对改进的控制策略进行了仿真研究,验证了所提策略的可行性。搭建了弧线电机控制系统的实验平台,设计了硬件电路并制作实验板,基于C语言编写了软件控制代码,设计了上位机界面。通过软硬件联调的方式测试了所提出的预测控制系统的控制性能。实验表明,本文设计的改进策略和预测控制方法,能够获得较好的速度性能。