随着航天、高精密医疗机械、智能机械人、汽车、精密数控机床行业的快速发展,对伺服技术各项指标的要求也越来越高。若想实现高性能的伺服控制技术,则要求伺服系统具有良好的响应跟踪能力以及良好的扰动抑制能力。研究先进可行的控制方法,研制出高性能的伺服驱动装置,实现高响应、高精度并具有良好扰动抑制能力的控制系统,为我国高端数控装备行业及军事能力提供重要保障成为当务之急。为实现交流伺服系统的高响应、高精度控制,要充分了解被研究对象的本质特征并深入研究,本文首先建立永磁同步电机数学模型,对交流伺服系统响应特性进行理论分析,为后续深入研究进行理论铺垫。通过理论分析证明了反馈滞后对系统响应特性的不良影响,并对影响系统电流环及机械环(速度环及位置环)响应特性的因素进行理论分析,为提高系统响应特性奠定理论基础。控制系统反馈信号的精度及实时性是实现高响应、高精度控制的基础,为实现磁电编码器角度值的高精度反馈,本文研制了一种具有自适应特征的磁电编码器,提出了基于反正切角度计算的跨区间制表误差补偿方法,消除了模拟信号品质偏差造成的角度值误差。为消除温漂造成的磁电角度值偏差,提出了温漂补偿神经元网络自适应补偿算法,实现了反馈角度值误差的自适应修正。为实现电流值的高精度检测以及时滞误差的补偿,对电流计算工作时序进行分析,提出电流双级状态观测器,实现了电流的高精度无时滞检测。电流环位于交流伺服控制结构的最内环,是实现高响应交流伺服控制的核心环节。为实现电流的高响应控制,本文首先针对低通滤波式前馈电流指令的偏差问题进行分析,并提出基于系统模型的电流前馈控制方法,该方法根据d-q轴电压计算方程对前馈电流指令值进行计算,提高了电流前馈指令精度及电流响应速度。针对单中断电流环结构下的电压矢量计算偏差问题进行分析,考虑其不足,提出了前馈式角度误差高频补偿方法,该方法提高了脉宽调制频率,并且对角度传输时滞偏差进行高频补偿,有效抑制了脉宽调制过程造成的相电流振荡。但是提高脉宽调制频率会恶化死区时间设置造成的不良影响,为了消除死区设置造成的不良影响,提出了基于功率模块死区特性的前馈控制方法,该方法依据电流状态观测器对相电流方向进行准确判断,并根据相电流方向对死区设置造成的脉宽调制幅值偏差进行前馈补偿,提高了电流环控制精度。为了进一步提高电流环响应速度,提出了前馈式电压谐波注入脉宽调制控制方法,该方法依据三相调制电压的符号位对谐波注入值进行查表,并进行前馈注入,有效提高了脉宽调制比,提高了母线电压利用率及电压矢量输出最大幅值。机械环具有良好的速度及位置指令跟踪能力、负载扰动抑制能力以及在变参数条件下的适应能力是实现控制系统高响应、高精度控制的必要条件,依据前馈控制结构以及基于状态观测器的反馈结构实现控制系统的二自由度运动控制。为提高系统响应速度及负载扰动抑制能力,基于电流前馈结构设计了速度前馈控制器,实现前馈结构的闭环计算,基于该前馈结构,提出了增益自调节前馈控制方法,依据速度指令与反馈速度偏差值对前馈增益系数进行自适应调节,实现了机械环的高响应特性以及良好的负载扰动抑制能力。为提高机械环控制精度及在变参数条件下的适应能力,提出了基于位置环状态器的神经元转动惯量观测方法,该方法依据位置状态观测偏差值对转动惯量进行自适应调节,实现了速度、位置以及转动惯量的准确观测,提高了系统在变参数条件下的适应能力以及控制精度。基于本文所提出的具有自适应特征的磁电编码器,研制了高响应交流伺服驱动控制系统,实现伺服控制系统硬件与软件的完好结合。在此基础上对本文所提出的控制方法进行实验验证,实验结果证明,基于本文所提出的控制方法电流环具有良好的响应特性以及相电流扰动抑制能力,机械环具有良好的负载扰动抑制能力、速度及位置跟踪能力以及变参数条件下的适应能力。