永磁同步电机伺服驱动系统作为大多数自动化装备的最终执行部件,其性能好坏直接决定整套装备的性能优劣。随着装备制造业的快速发展,对伺服驱动系统提出了高速度、高精度和高效率的性能要求。永磁同步电机驱动系统是一个复杂的光机电一体化系统,其性能提升和多方面因素相关。例如：由于增量式光电编码器输出脉冲提供的反馈信息有限,如何充分利用脉冲获取较高精度的速度和位置信息,是提高伺服性能的一项重要研究内容；传动部件的弹性引起的机械谐振限制了系统带宽,易引起系统不稳定,机械谐振已成为高性能伺服驱动亟待解决的关键问题之一；模拟电压或脉冲形式的指令接口存在抗干扰性差,信息容量有限等诸多局限性,而标准高速现场总线的研发应用受限于其技术垄断性和较高的价格,为满足伺服驱动系统高实时性大信息量的通信需求,有必要寻求一种高性价比、强实时性的总线接口解决方案；过热是电机绝缘损坏最主要的原因,但过度热保护会限制电机带载能力,影响电机利用率,为充分发挥电机的带载能力从而提高驱动系统的运行效率,恰当可靠的热保护方法具有重要的现实意义。本文以提高永磁同步伺服驱动系统性能为目标,在速度和位置测量方法、机械谐振抑制、总线接口技术和电机实时热模型保护等关键技术方面开展了一些理论研究和工程实践工作,主要内容如下：为充分利用增量式编码器脉冲提供的反馈信息,提出了接力式数字测速方法和动态位置细分技术以及瞬时速度的线性估算方法。通过编码器脉冲上升沿同步采样时钟,提出实际采样点始终先于周期采样点的接力式检测方法,研究了接力式数字测速法的硬件和软件实现途径,并分析了该测速方法的特点和性能。为提高动态位置分辨率,提出单个脉冲在时间上进行细分的动态位置细分算法。为获得及时准确的速度信息,研发出相邻两个速度测量值线性估算瞬时速度的方法。构建了基于FxLMS的谐振抑制控制结构,提出了加速LMS收敛的质点阻尼落体算法。为加速自适应算法的收敛速度,用重力场中质点阻尼落体比拟滤波器权系数寻优的行为,提出了质点阻尼落体算法,并分析了其控制参数的取值范围。从理论和实践上分析证明了所提结构具有较好的跟随性和鲁棒性,可以对机械谐振进行有效抑制。针对高性能伺服驱动系统遇到的通信瓶颈问题,研究了一套实时以太网的主从站控制器的完整解决方案,重点探究增强总线实时性的方法和措施。采用捷径传输机制降低从站控制器的数据流处理延迟,从而缩短通信循环周期。规划的时间同步方案,设计的基于比例积分调节器的锁相环,提高了主从时钟同步精度,满足数控系统等同步性能要求高的应用需求。基于永磁同步电机的传热机制和物理结构,建立了一种实时热模型,实现了电机在线温度预测。提出了基于电机转速和电流的铁心损耗计算方法,引入一可变热阻模拟电机自身冷却能力随转速改变的变化趋势。研究模型参数的确定方法和实现电机热保护的软件流程,并通过实验验证了温度预测的准确性和热保护的有效性。构建了驱动系统的软硬件平台,重点研究以上关键技术的有机集成方法。并通过车床的两轴圆弧插补实验,验证了集成后伺服驱动器的控制性能。