随着社会的进步和科技的发展,工业自动化正日益贴近我们的生产及生活当中,电机是工业自动化中的关键环节,而永磁同步电机因体积小、工作效率高以及低功耗等特点,在电机当中占据着主导地位,因此电机领域的首要任务是提升永磁同步电机的性能。为此,本文对永磁同步电机的模型预测控制(Model predictive control,MPC)进行了研究。首先,分析了常用的三种坐标系及坐标变换,在这三种坐标系下分别完成了对永磁同步电机数学模型的建立,在此基础上详细地介绍了永磁同步电机矢量控制技术的原理和电压空间矢量脉宽调制原理,并对模型预测控制理论和状态观测器理论进行了阐述,完成了级联型MPC控制器和基于状态观测器的级联型MPC控制器的设计,分别给出了控制器参数,为后文的仿真和实验验证奠定了基础。其次,完成了电机控制系统的硬件实验平台的搭建,对整流电路、开关电源电路、逆变电路、主芯片供电电路以及电流采样电路的设计进行了详细阐述。然后,完成了级联型MPC策略和基于状态观测器的级联型MPC策略以及电机控制软件的程序设计,并对速度MPC的程序设计,电流MPC的程序设计,电流采样模块的程序设计,SVPWM模块的程序设计以及状态观测器模块的程序设计进行了详细的描述。最后,分别在Matlab/Simulink平台和以ST公司的32位RAM STM32F407作为主控芯片的永磁同步电机驱动控制实验平台,完成了级联型MPC以及基于状态观测器的级联型MPC的仿真验证和实验验证,仿真及实验证明这两种策略对电机控制性能的提升具有实际意义。