随着我国经济和工业的不断发展,电机及伺服系统在工业装备中占据着重要的位置,也越来越多的受到国内外科研院所和相关企业的高度重视。相较于传统电励磁,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)以其结构简单、功率密度高、调速范围宽、全工作区域高效及动态性能良好等优点,已广泛运用在数控车床、机械加工、运动控制、工业机器人等现代工业设备中。本文以永磁同步电机位置伺服控制系统为研究对象,在掌握电机运行原理和相关控制算法的前提下,对伺服系统的驱动控制电路进行设计,并采用基于位置前馈的三环矢量控制方法,对伺服系统的软件进行设计,根据理论分析和程序调试,展开控制系统实验以验证设计的正确性。本文主要研究工作如下:1.模型建立与控制策略分析。详细分析并建立基于ABC静止坐标系和d-q旋转坐标系下的PMSM数学模型及其方程,对矢量控制策略、空间电压矢量、PID算法等进行理论分析。2.伺服系统硬件设计。采用TI公司TMS320F28335DSP作为主控芯片设计电机控制板,以三菱PS21865型IPM设计电机驱动板,并对整流电路、限流充电电路、泄放电路、信号调理电路、电压电流检测电路、保护电路、开关电源电路等进行分析与计算,从而完成PMSM位置伺服控制系统的硬件设计与开发。3.伺服系统软件设计。在前期理论分析的基础上,介绍了基于三环控制的伺服原理,对电机控制程序进行详细分析与设计,包括主中断程序、电流采样滤波程序、转子定位程序以及多机通讯程序等。对上位机界面制作进行了介绍,对上、下层通讯的数据格式做了详细定义。最后针对传统位置环采用纯比例调节器造成系统响应速度慢缺点,提出了采用位置前馈算法。4.伺服系统实验与分析。根据前期硬件和软件设计,搭建永磁同步电机伺服位置系统测试平台,并进行数字滤波对比实验、正反转加减速实验、电流实验、位置定位实验,通过分析实验结果,验证本设计算法的正确性和系统的稳定性。