永磁同步电动机调速系统是一个强耦合、多变量的非线性系统,为了满足在复杂工作环境下高可靠性与高性能的控制要求,需要解决电流耦合、参数摄动、外部扰动等不确定性因素所带来的诸多问题。本文以永磁同步电动机调速系统为研究对象,开展基于滑模变结构控制理论的非线性控制策略、基于粒子群优化的分数阶控制算法和基于模型参考自适应的无速度传感器控制的相关研究。首先,对永磁同步电动机的结构和分类进行了分析介绍。建立了永磁同步电动机在三种坐标系中的数学模型,重点介绍在旋转d-q坐标系的数学关系。在此基础上,研究了磁场定向控制的基本原理和空间矢量调制技术的实现方式,对永磁同步电动机双闭环系统的电流环进行了分析设计。其次,对基于指数趋近律的滑模变结构控制律进行了分析。在此基础上提出了改进的滑模趋近律,该算法根据系统状态距离平衡点的远近而调整趋近律速度,通过Lyapunov定律证明了该系统的稳定性。给出了基于改进指数趋近律的滑模控制器设计方法,构建了永磁同步电动机滑模调速系统,提高了系统控制性能。再次,通过对分数阶微积分理论分析介绍,研究了具有鲁棒性的分数阶PIλDμ控制器的设计方法,采用粒子群优化算法对控制器参数进行整定,设计了具有五个参数的分数阶PIλDμ速度控制器。仿真结果表明,该控制器满足系统控制品质的要求,对系统增益的变化不敏感,具有更强的鲁棒性。最后,在实现有速度传感器矢量控制的前提下,进一步研究无速度传感器矢量控制系统。本系统根据模型参考自适应算法进行速度辨识,通过采用混沌初始化的粒子群优化算法确定自适应律的积分与比例参数,其调速系统采用滑模变结构控制。仿真分析了永磁同步电动机无速度传感器矢量控制在不同工况下的速度辨识特性及电动机运行性能。结果表明该算法能够准确辨识电动机转速,具有良好的静态与动态性能。