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永磁同步电动机(PMSM)位置伺服系统在数控机床、工业机器人等高精度、高性能场合的应用越来越广泛。由于PMSM具有独特的优势以及位置伺服系统良好的动、静态控制性能，本文从控制理论和实际应用的角度出发分析PMSM的矢量控制及PMSM位置伺服系统的设计，并研究其在空间三维磁场与磁力测试技术中的实际应用。 首先，对PMSM的数学模型、等效电路及其矢量控制进行深入分析，并给出了PMSM的i_d=0矢量控制方式的实现方法以及PWM电流控制方案。在i_d=0矢量控制方式和PWM电流滞环控制方案的基础上对PMSM位置伺服系统进行仿真分析。深入分析基于矢量控制控制的PMSM位置伺服系统电流滞环控制方案，为了实现高性能的位置伺服电流环控制，对比了常规电流滞环控制和三角波载波比较方式的PWM电流滞环控制。通过仿真分析得出采用常规电流滞环控制对系统的整体性能影响比较大，而采用三角波载波比较方式的电流滞环控制容易获得良好的控制效果。 文中基于PMSM的解耦状态方程对位置伺服系统的三个环节进行设计分析，把变结构控制方法用于对速度环和位置环调节器的设计中，利用串级变结构控制方案使得系统具有良好的快速性、定位无超调，提高了系统的稳态精度和鲁棒性。通过仿真分析可以得出采用三角波载波比较方式的电流滞环控制及速度环、位置环的串级变结构控制能够改善系统的响应速度、基本实现无超调、对负载扰动和参数变化的鲁棒性也有所改善。 本文基于所设计的PMSM位置伺服系统，采用运动控制板卡作为PMSM位置伺服系统的上位控制器，构成“PC-BASED”型运动控制系统，把数据采集技术综合到该系统中，实现空间三维磁场与磁力的测试，并研制出一套测试装置。 论文中分析了该装置的位置伺服系统和数据采集构件的硬件设计，对空间三维磁场与磁力信号测试的组件作了细致的分析。基于运动控制板卡和数据采集卡提供的库函数，开发出适合于该测试装置的应用软件。该软件具有运动控制功能和数据的自动采集和存储功能。该测试装置X、Y、Z三轴定位精度分别为0.04442mm、0.04542mm、0.04089mm；空间三维磁场测试精度为精度100μ特斯