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近年来，随着电力电子、计算机和微电子等技术的进步，永磁同步电机(PermanentMagnet Synchronous Motor, PMSM)逐步地应用在跟踪各种机动目标的高性能武器装备伺服系统中。由于机动目标的运动轨迹事先无法预知，而且具有机动性高、速度快、体积小等特点，所以对永磁同步电机伺服系统的动静态性能提出了更高的要求。然而，永磁同步电机伺服系统是一个高阶、强耦合、多变量的复杂非线性系统，各种不确定因素和非线性因素的存在，严重影响了伺服系统的动态性能和稳态精度。本文主要针对永磁同步电机伺服系统中的参数不确定、负载扰动、摩擦非线性和齿隙非线性等问题，研究高性能的控制策略，主要内容如下: (1)针对存在负载转动惯量不确定、负载转矩扰动以及其它未知非线性因素的永磁同步电机伺服系统，设计了一种基于反步法的自适应鲁棒控制器。在系统模型中考虑包含建模误差和外界干扰的其它未知非线性因素，引入鲁棒反馈控制，可以有效减小各种不确定和非线性因素对系统性能的影响。理论分析证明了位置跟踪误差按指数收敛。仿真结果表明该方法比传统的反步自适应控制具有更好的鲁棒性，实现了永磁同步电机伺服系统高精度的位置跟踪。 (2)针对存在电机和负载多个参数不确定和负载转矩扰动的永磁同步电机伺服系统，设计了一种基于反步法的自适应模糊控制器。用自适应模糊逻辑系统在线逼近PMSM伺服系统中的非线性环节，使得控制器设计过程中无需知道定子电阻、定子电感、转子磁链、转动惯量和负载转矩等参数，并且可以有效地抑制系统参数变化和负载扰动的影响。采用Lyapunov方法证明了位置、速度和电流误差的指数收敛性。仿真和台架实验结果表明该方法不仅对参数不确定和负载强扰动具有较强的鲁棒性，而且具有结构简单、易于工程实现的特点。 (3)针对具有摩擦非线性的永磁同步电机伺服系统，设计了两种基于模糊逼近系统的自适应模糊控制器。引入LuGre动态摩擦模型建立伺服系统的动力学方程，在系统参数、负载转矩以及摩擦模型中的刚毛变形量都未知的情况下，用自适应模糊逻辑系统在线逼近包含LuGre摩擦在内的非线性环节，省去了复杂的刚毛变形量观测器。使用Lyapunov方法分别证明两种闭环控制系统的稳定性。仿真结果表明所设计的控制器不仅能有效地补偿摩擦非线性的影响，而且对负载转矩变化具有较强的鲁棒性，从而实现了伺服系统高精度的位置跟踪。 (4)针对具有齿隙非线性的永磁同步电机伺服系统，设计了一种基于反步法的自适应模糊鲁棒控制器。引入一种近似死区函数建立了系统的数学模型，研究了近似死区函数中参数的特性并给出了其选取的方法。考虑了近似死区模型与死区模型之间存在的模型误差，利用鲁棒反馈项抑制其影响，完成了整个闭环控制系统的稳定性证明。用两个自适应模糊逻辑系统在线逼近伺服系统中的非线性环节，可抑制参数不确定和齿隙非线性对系统性能的影响。仿真结果表明所设计的控制器能够显著减小齿轮间传递力矩的振荡，有效地抑制齿隙非线性的影响，并具有很好的控制精度和鲁棒性。 (5)介绍了本课题组设计的高精度永磁同步电机伺服系统实验平台。给出了整个伺服控制系统主要的硬件和软件实现方案。并在该实验平台上比较了经典的PID控制器和所设计的自适应模糊控制器的速度和位置跟踪性能。速度跟踪实验的指令为阶跃信号，实验结果表明在跟踪指令的幅值、负载的转动惯量和转矩变化的情况下，自适应模糊控制器比PID控制器具有更好的动态响应特性。位置跟踪实验的指令为阶跃、斜坡和等效正弦信号，实验结果表明自适应模糊控制器跟踪这三种不同的输入信号都能达到性能指标要求，而且在负载转矩突变、齿隙和摩擦非线性存在的情况下，比PID控制器具有更高的稳态精度。