永磁同步电机具有运行效率高、动态响应快、转矩输出比高等优势,被广泛应用于交流伺服领域。然而,直驱系统中永磁同步电机运行在低速工况时,伺服性能易受摩擦力矩、齿槽力矩等非线性扰动的影响。本文以高精度转台为应用背景,重点研究永磁同步电机伺服系统的位置动态跟踪性能及定位精度的提升方法、低速运行时速度波动的抑制方法。首先,根据永磁同步电机数学模型,搭建基于PID调节的三闭环控制系统模型,并对三环控制器参数进行整定。针对经典三环位置伺服系统存在动态响应慢的问题,研究位置前馈控制原理,通过引入速度前馈及加速度前馈来提升位置动态跟随过程中的响应速度,并通过仿真进行验证。其次,为提升速度伺服时的低速平稳性,设计基于一阶线性自抗扰控制的速度控制器,通过二阶线性扩张状态观测器对系统总扰动进行估计并加以补偿,进而抑制转速波动。为提升位置伺服的定位精度,进一步研究基于二阶自抗扰控制的位置速度一体化控制方法,针对传统二阶自抗扰控制进行位置伺服时,存在速度不可控的问题,本文通过在二阶自抗扰控制器前对位置指令信号加入斜坡的方式实现速度限幅的目的。再次,为满足电机高精度伺服控制的需求,针对正余弦编码器信号细分为正交方波脉冲输出时频率受限的问题,提出一种基于CORDIC算法原理解调后再进行角度插值的电子学细分方波脉冲输出方法,并给出该方法的原理分析及FPGA实现方案。该方法在提高编码器分辨率、细分倍数可调的基础上,能够提高输出方波脉冲的上限频率。同时,采用软件算法的形式实现周期计数,省去了传统正余弦编码器位置解调方案中的电压比较电路。最后,搭建以DSP为控制核心,FPGA为位置解调及速度计算核心的永磁同步电机伺服系统实验平台,通过实验验证本课题所提出算法的正确性和有效性。