永磁同步电机在工业装备中应用广泛,其控制精度、调速范围和响应速度对工业装备性能有着重要影响。本文针对四轮全向全驱移动机器人关于电机控制的定制化需求,开展了永磁同步电机伺服控制关键技术研究与伺服控制器原理样机设计。基于永磁同步电机数学模型与磁场定向控制原理,深入研究了电压空间矢量脉宽调制技术和三闭环控制技术。依据永磁同步电机数学模型,采用递推最小二乘方法,对永磁同步电机定子电感、绕组电阻参数进行辨识,进而获得了电流环、速度环PI控制参数,并搭建了永磁同步电机伺服控制SIMULINK仿真平台,完成了控制参数仿真验证。基于电压空间矢量脉宽调制和三闭环控制技术,完成了伺服控制器硬件设计和软件设计。硬件设计采用ARM与FPGA相结合方式,主要包括三相逆变、IGBT隔离驱动、定子绕组电流隔离采样、母线电压隔离采样、编码器采样、过流过温保护等电路,其中上桥臂IGBT驱动电路采用电荷泵设计,无需专用驱动芯片且提高了可靠性。软件设计分为MCU和FPGA两部分,其中,FPGA部分主要包括双口RAM、定子绕组电流采集与滤波、控制脉冲输出、控制保护等设计,能够与MCU进行16位并口交互;MCU部分主要实现编码器采样与解算、母线电压采集、CLARK变换、PARK变换与逆变换、电压矢量合成、电流环控制、速度环控制、归零控制、通信等功能,其中电压矢量合成采用七段式设计,支持最短控制周期为100us,最高转速为1500rpm,归零控制采用开环设计,通信接口支持Modbus协议。本文采用磁粉制动器搭建了永磁同步电机伺服控制实验平台,分别在空载条件和负载条件下开展了电机启动/停止、正转/反转实验,完成了软硬件设计、控制参数、控制功能的验证,为实现无独立运动控制器的全向全驱移动机器人分布式控制奠定了基础。