随着电机控制理论的完善和稀土材料的发展,永磁同步电机因其功率密度大、过载能力强、效率高等优点,广泛应用在工业和民用的各个领域。随着我国“中国制造2025”计划的推出,工业机器人行业迅速发展。工业机器人用永磁同步电机最常见的如多关节机械臂由于存在特殊的间歇性突变负载工况,要求永磁伺服电机具有短时高过载能力,而永磁同步电机在高过载工况下磁路饱和问题严重,磁路参数呈现非线性特性,常规的电机分析方法和控制方法已无法满足机器人行业的高要求。针对以上问题,本文对高过载高饱和工况下的永磁同步电机进行研究分析和控制优化。首先对永磁同步电机的极限输出能力和高饱和现象进行了分析。通过对电机的电磁转矩公式分析,得出影响电机过载能力的反电动势和交直轴电抗参数,进而分析得出相关电磁参数对于永磁同步电机极限输出能力的影响规律;而后研究了电机磁路交叉耦合所带来的影响,在高过载工况下,磁路的交叉耦合会使得电机饱和,电感参数会变得非线性,需要对电感参数进行修正。其次在永磁同步电机的经典数学模型的基础上推导出了基于磁链的非线性模型。利用非线性模型,解析计算出了考虑交叉耦合的动态电感参数,并采用了基于冻结磁导率的有限元方法对动态电感模型结果的准确性进行了验证,对两种方法的计算结果进行了对比,证明了动态电感模型的准确性。然后基于动态电感模型搭建了永磁电机的矢量控制模型。利用Simulink软件将动态电感模型应用到电机的矢量控制当中,模拟机器人用永磁电机的突变负载干扰情况,对改进的矢量控制模型进行了仿真。在高过载高饱和工况下,应用动态电感模型的控制策略在转速和转矩波形的稳定性和抗干扰性上都有着明显提升,证明了改进方法有着更加良好的控制性能。最后依据动态电感模型,搭建了改进MRAS算法的永磁电机无位置传感器矢量控制系统。对电机的转速和转子位置角进行实时估算,结果显示,相较于传统的定参数电机模型,应用动态电感的变参数电机模型的转速估算误差更小,转子位置角估算延迟更低。