永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）因其具有体积小、重量轻、功率密度高、转矩输出能力强、可靠性高等优点,目前已广泛应用于工业生产、农业机械设备、家用电器设备、轨道交通、轻纺工业以及机器人控制等领域。因此,研究开发高性能的永磁同步电机控制系统具有很强的现实意义,其控制算法的研究也成为了热点。本文以STM32F103微处理器为核心,以验证模型预测控制算法的实用性为宗旨,对永磁同步电机调速控制系统进行了设计与实现。文中首先阐述了国内外PMSM调速控制系统的研究背景和发展现状,并对PMSM的控制策略进行概述,通过分析比较几种常见的永磁同步电机矢量控制策略后,确定了id=0的控制方式。接着针对不同坐标系分别建立了PMSM的数学模型,并在仿真软件中建立了PMSM矢量控制系统模型,为进一步研究奠定理论基础。其次,文中针对PMSM矢量控制系统中,比例积分控制器参数无法随工况变化、控制精度依赖电机设定参数以及转速超调量大等问题,在电流环中引入了PMSM模型预测控制策略。随后,简要分析介绍了PMSM调速控制系统在约束状态下单矢量模型预测控制和双矢量模型预测控制方法,为进一步完善空间矢量覆盖不全面问题,提出PMSM优化三矢量模型预测控制方法并在SIMULINK中搭建仿真模型。仿真对比结果表明,所设计的PMSM优化三矢量模型预测控制系统直轴、交轴电流波纹小,控制精度高,具有更好的动静态性能,可以有效提高控制系统的运行效率。最后,在仿真实验的基础上,搭建以STM32F103为主控芯片的PMSM调速控制系统,分别给出了硬件电路和软件设计方法,详细设计了该控制系统的控制芯片主电路、功率驱动电路、电流采样电路、控制电源电路以及通信接口电路,并给出主程序和中断服务程序的流程图。实验结果证明了本课题所设计的PMSM调速控制系统的稳定性和本文所提出的控制算法的优越性。