永磁直线同步电机(PMLSM)无需中间机械传动部分的特性,使得其具有控制精准、响应速度快、效率高、推力大等特点,已广泛应用于数控机床、工业伺服系统等领域。然而,由于永磁直线同步电机中的齿槽力扰动等内部不匹配扰动与负载力扰动等外部不匹配扰动,导致了电磁推力波动,直接作用于PMLSM次级之中,使系统抗扰性能降低、速度跟踪精度降低、速度波动增大。为抑制系统的电磁推力波动和速度波动,本文设计了基于不匹配扰动观测器的二阶非奇异终端滑模控制器、二阶分数阶非奇异快速终端滑模控制器、基于最优控制与滑模控制的互补控制器,并进行了仿真测试,验证了所设计控制器的有效性。首先,介绍了永磁直线同步电机的基本结构和工作原理,基于矢量控制理论与定子电流控制方式建立了PMLSM的数学模型,针对性的分析了PMLSM系统中存在的摩擦力扰动、端部效应力扰动、齿槽力扰动、纹波推力扰动等内部不匹配扰动,并建立了不匹配扰动的数学模型,进而基于该模型建立了含有复杂不匹配扰动模型的PMLSM数学模型。其次,设计了基于不匹配扰动观测器的二阶非奇异终端滑模速度控制器,对系统的电磁推力波动进行抑制;提出了基于反步滑模面的不匹配扰动观测器,对系统的不匹配扰动进行估算。将不匹配扰动观测值的积分和交轴反馈电流的积分引入到速度控制器中,同时结合具备有限时间收敛特性的非奇异终端滑模面,设计了二阶非奇异终端滑模控制器,用单个控制器实现了PMLSM的速度控制。通过仿真验证了所设计不匹配扰动观测器和控制器的有效性。再者,提出了一种参数自整定的二阶分数阶非奇异快速终端滑模控制器。通过已设计的基于反步滑模面的不匹配扰动观测器获得不匹配扰动估测值,将速度误差和交轴反馈电流作为状态量,并引入不匹配扰动估测值,设计了新型一阶滑模面,同时,为降低滑模面的抖振幅度,基于非奇异快速终端滑模面设计了二阶控制器,且将非奇异快速终端滑模面中的整数阶微分项替换为分数阶微分项。为进一步提高系统收敛速度和PMLSM稳态精度,基于模糊理论对分数阶阶次进行模糊自适应整定。通过仿真验证了所设计的控制器和参数模糊整定器的有效性。最后,提出了基于最优控制和滑模控制的互补控制器。将永磁直线同步电机系统分割为已知部分与不匹配扰动部分;针对系统已知部分,基于控制李雅普诺夫函数理论,设计了最优控制器;针对不匹配扰动部分,利用不匹配扰动观测器对其进行观测,基于该观测值,设计了一阶滑模控制器。在此基础之上,结合非奇异快速终端滑模面的有限时间收敛性、高阶滑模控制的降低抖振特性,设计了二阶非奇异快速终端滑模控制器。仿真结果表明所设计的两种控制器均具有较好的抗扰性、鲁棒性。