自70年代以来,科学技术的发展极大地促进了同步电动机的发展和应用,尤其是永磁材料、电力电子技术的发展、集成电路和计算机技术的发展也对永磁同步电动机控制技术起到了重要的推动作用。永磁同步电动机以其优越性能越来越引起人们重视,所以控制技术同渐成熟,控制器已呈现产品化。但是永磁同步电动机自身具有一定非线性、强耦合性及时变性,系统运行时还受到不同程度的干扰,不确定性因素太多,因此那些常规控制策略就很难满足高性能永磁同步电动机伺服系统的控制要求。本文主要针对永磁同步电动机,运用哈密顿系统理论中的互联和阻尼配置的无源性控制(IDA-PBC)方法进行了调速系统设计。首先,综述了永磁同步电机以及能量成形控制的国内外发展现状,并结合欧拉-拉格朗同和端口受控耗散哈密顿系统的一般数学表达形式,介绍了关于无源性控制方法和端口受控耗散哈密顿系统控制方法的无源性、耗散性、稳定性、能量成形和能量平衡方程的定义以及一些重要理论。其次,从能量平衡的观点和永磁同步电机的原始模型出发,分别在α-p静止坐标系和d-q同步旋转坐标系下,建立了电机的欧拉-拉格朗日和端口受控耗散哈密顿模型。在永磁同步电动机PCH系统模型的基础上,引入已经较为成熟的互联和阻尼配置的无源性控制方法,设计出永磁同步电机控制系统的反馈控制器,并解决了反对称矩阵、阻尼矩阵配置,期望能量函数选择和平衡点的求取、稳定性分析等问题,更重要的是对PCH系统的几种扩展方法进行了研究,文中针对自适应阻尼注入控制和L2扰动抑制控制方法。再次,对所设计出的控制器在Matlab/Simulink仿真环境下进行了仿真应用研究,并将永磁同步电机的矢量控制方法和端口受控哈密顿系统控制方法进行了比较,主要从模型的建立、仿真结果和物理意义方面作比较,从而证明求得的控制器具有结构简单、易于实现的优点,验证了扩展控制方法的正确性和有效性。最后,对论文所作的主要研究工作进行了总结,提出了研究中还存在的问题,并指出了以后的研究方向。