一、研究课题的背景与意义

随着新材料的出现、电力电子技术的发展、微处理器水平的不断提高和交流控制理论研究的不断深入，交流电气传动已经逐步取代直流电机的统治地位，上升为电气传动的主流。永磁电机依靠其结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、效率高等优点，在要求高控制精度和高可靠性的场合，如航天航空、数控机床、加工中心、机器人控制等方面获得了广泛的应用。

然而交流电动机有强耦合、时变、非线性等特点，正确的控制策略选择，能够实现高性能的交流伺服系统，使系统具备快速的动态响应和优良的动、静态性能，且对参数的变化和外界扰动具有强鲁棒性。优良的控制策略不但可以弥补硬件设计上的不足，而且能进一步提高系统的综合性能。

二、研究课题的国内外发展现状

1. 矢量控制

1971年，德国西门子公司F.Blaschke等提出的”感应电机磁场定向的控制原理”和美国P.C.Custman与A.A.Clark申请的专利”感应电机定子电压的坐标变换控制”奠定了矢量控制的基础^[1]。在这之后，经过许多学者和工程技术人员的不断完善改进，形成现已普遍应用的矢量控制变频调速系统。其主要特点为通过矢量变换的方法重构电机数学模型为一台他励直流电动机，在同步旋转的参考轴系内，将交变的定子电流变换为两个直流量，一个为励磁（直轴）分量，一个为转矩（交轴）分量，两者在空间上相互垂直，以实现对电机励磁磁场和电磁转矩的分别控制。

矢量控制又称磁场定向控制，按同步旋转参考坐标系定向方式可分为转子磁场定向、气隙磁场定向和定子磁场定向控制。转子磁场定向可以得到自然的解耦控制，在实际系统中得到广泛应用，而后两种定向会产生耦合效应，必须通过解耦的补偿电流实施补偿^[2]。

根据永磁同步电机用途不同，矢量控制方法各不相同，主要有^[3]：i_d=0控制、cosx=1控制、恒磁链控制、最大转矩、电流控制、弱磁控制、最大输出功率控制等，不同控制方法有不同的特点：

（1）i_d=0控制时，定子电流中只有交轴分量，定子磁动势空间矢量与永磁体磁场空间矢量正交，对于隐极式转子结构的永磁同步电动机来说，单位定子电流可获得最大转矩，在产生要求转矩的情况下，该方法所需电流最小，从而降低了铜耗，提高了效率；