无刷直流电机因其结构简单、功率密度大、调速性能优异，低噪音等特点广泛用于高效电力驱动领域。但是，无刷电机用电子换向器取代机械电刷的结构给控制器的设计带来很多困难和挑战。首先，换向过程的电流波动容易引起芯片工作异常，控制系统不稳定；其次，随着控制策略的复杂化，系统闭环控制周期变长，控制系统的实时性降低；再次，电子换向器换向驱动无刷电机不可避免会产生转矩脉动，使得无刷直流电机难以得到稳定的转矩输出，控制系统控制精度降低。上述问题严重阻碍了无刷直流电机的应用进程，特别是限制了其在机器人控制、航空航天等高精度领域的应用。为了解决实验室仿人机器人项目中的盘式无刷直流关节电机的控制问题，本文基于FPGA技术，设计并实现了一种高性能的无刷直流电机控制系统。本文首先从无刷电机结构出发，重点分析了无刷电机转矩脉动控制难题的原因并提出了优化控制策略；然后，借助Simulink仿真平台，验证优化抑制策略的有效性；接下来，基于FPGA技术，完成了高精度无刷电机控制逻辑的设计；最后，在满足机器人控制的基础上介绍无刷电机控制系统的实现。无刷电机转矩脉动主要可以分为换向转矩脉动和非换向转矩脉动，本文针对不同时期产生的转矩脉动分别加以抑制。换向转矩脉动主要是因为断开相电流减小和导通相电流增加的速率不一致造成，通过在换向过程中有针对性的调制PWM占空比，使整个换向过程满足断开相电流减小和导通相电流增加的速率保持一致，从而抑制换向转矩脉动；非换向转矩脉动主要是由非导通相续流引起，通过研究非导通相续流产生的条件，在转子处于不同位置时采用合适的PWM调制方式以破坏续流条件，达到抑制转矩脉动的目的。综合两种抑制算法，抑制无刷直流电机整个转动过程的转矩脉动。控制系统以FPGA为核心，以硬件逻辑的方式实现对无刷电机的控制，大大缩短了控制系统的控制周期，提高了系统抗干扰的能力。系统设计上采用电气隔离驱动无刷电机，提高控制系统的稳定性。通过在Simulink中搭建无刷电机的仿真系统模型，针对非换向过程和换向过程产生的转矩脉动的原因制定相应的抑制策略，借助仿真平台观察到转矩脉动得到了明显抑制，验证了抑制算法的有效性。同时，通过硬件逻辑实现对无刷电机的控制，大大增强了控制系统的高效性和稳定性。该控制系统的研究对其他关节型机器人和类似系统也有意义。