随着新型永磁性材料的研发及电机相关控制技术的迅猛发展,永磁同步电机在交流驱动领域得到广泛的应用。电机控制系统从模拟元件控制器向全数字控制器技术转变。随着现场可编程门阵列(FPGA)器件和现代电子设计自动化(EDA)技术的发展,单片FPGA芯片即可实现矢量控制算法。此技术能够克服模拟伺服系统的零点漂移、可靠性低和分散性大的不足,且改善控制电路的可靠性、控制精度、设计体积和开发周期。通过FGPA芯片的技术验证,以软件方式实现硬件电路测试,避免设计时出现流片风险,较好的与硬件设计相结合。通过FPGA实现永磁同步电机的高性能控制,具有重要的应用价值和研究意义,在军事和工业领域具有广阔的应用前景。本文首先阐述永磁同步电动机的数学模型和空间矢量控制理论,对内置式永磁同步电机的最大转矩电流比控制进行研究,提出变阶次分段曲线拟合算法。该算法在最大转矩电流比控制下,采用多段由一阶和二阶所组成多项式曲线,拟合转矩与交、直轴电流的关系曲线。通过仿真验证,证明该算法比传统的单段四次多项式拟合方法更优化,且计算量明显减小。其次,介绍永磁同步电机矢量控制算法在ISE开发平台上的设计流程,详细讲解系统各模块的数字化实现方法,其中包括速度检测、位置检测、矢量变换、PI调节器和电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)模块。在满足设计要求的基础上优化各模块的设计,以降低其所占有用的芯片资源。矢量变换模块使用CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法,即坐标旋转计算机,该算法采用移位和加减迭代运算实现矢量旋转计算,适用于大规模集成电路的技术研究。最后,通过Modelsim软件对系统各个模块进行功能仿真和时序验证,在硬件平台对伺服系统进行性能测试和分析,实验结果表明此系统具有良好的动静态性能,证明所编制算法的正确性。