随着全球先进制造业的高速发展，使得高性能伺服驱动器的需求继续加大。目前，在高速、多轴同步联动的伺服应用系统中，普遍是采用高速现场总线来实现，并为每个轴配备一个驱动器，该方案不仅需要处理总线协议中复杂的分布时钟同步运算，而且成本较高同步精度低。针对上述问题，本文设计了基于FPGA的四轴伺服控制系统。研究永磁同步电机的物理结构、运行原理、坐标变换原理，在此基础上推导永磁同步电机在同步旋转坐标系下的磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程。重点研究永磁同步电机的矢量控制算法，选择合适的控制策略；分析空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理的数字化实现方法和坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法原理，为系统的正确实施提供理论依据。在Matlab平台上搭建系统的各个仿真模型，主要包括扇区判断模块、基本电压矢量作用时间计算模块、逆变器选择时刻模块、脉冲输出模块，并进行仿真。用Verilog硬件描述语言完成FPGA部分的软件设计，主要包括解码模块、CLARK变换模块、PARK变换模块、逆PARK变换模块、PI调节模块、扇区判断模块、基本电压矢量作用时间计算模块、三角波发生模块、串口通信模块、SPI通信模块和控制模块，并编写各个模块的测试代码，通过Modelsim对子模块的功能和时序进行仿真，为本设计的实现提供实验数据。采用Altera公司的EP4C115F29C7、TI公司的DRV8301分别设计FPGA控制板电路和功率板电路，搭建完整的硬件实验平台。下载系统软件进行综合测试，分析测试结果，论证本设计的正确性。本设计将四个矢量控制算法以模块化的方式在FPGA内部实现，设计控制模块来负责解析上位机命令，并协调四个矢量控制算法模块，从而避免复杂的总线协议，提高系统的同步精度，节约系统成本。此外，采用矢量控制算法提高永磁同步电机的控制性能，能够满足先进制造业对高性能、低成本伺服驱动器的要求。