永磁同步电机(PMSM)具有扭矩大、结构简单、重量轻、响应快、效率高等突出优势,在伺服系统、交通运输、航空等行业得到普遍的应用。因此研究永磁同步电机的控制策略促进工业的进步具有现实意义。本文通过对模型预测控制(MPC)理论的细致分析与推导,采用改进型控制算法来提升PMSM伺服系统的控制性能。首先本文阐述课题背景和模型预测控制算法的研究现状,以此为基础确定本文的研究内容。然后构建三相PMSM数学模型,运用坐标变换将PMSM数学模型变换到旋转坐标系下,并对矢量控制原理及其不同控制方法进行阐述。介绍了模型预测控制原理的三个部分(预测模型、滚动优化、反馈矫正),为后文中模型预测控制算法的应用做铺垫。随后重点探讨PMSM预测模型建立的方法,并设计模型预测控制器。通过数学分析研究模型预测控制算法计算量大的问题。采用只预测一次,选择一次的快速模型预测控制减少计算量。基于理论分析和推导构建仿真模型,将快速MPC与传统MPC动态性能和抗扰动性能对比,分析快速MPC在动态性能和抗扰动性能方面的优势。快速MPC虽然减少了算法的计算量,仍存在稳态精度不高的问题。通过数学分析研究改进型MPC。首先将有效电压矢量的数量进行拓展,由于电压矢量数量的拓展增加计算负担,通过优化控制集减少计算量。最小化由d轴电压作用时间和q轴电压作用时间构成的评价函数选择输出的电压矢量,然后采用两个有效电压矢量MPC控制策略,使逆变器在一个控制周期内输出两个电压矢量。将改进型MPC与传统MPC调速性能和稳态性能对比,分析改进型MPC在调速性能和稳态性能方面的优势。最后在控制芯片为DSPTMS320F28377S的伺服驱动平台进行MPC控制实验,对硬件平台的构成及软件算法的流程进行详细阐述。实验结果表明本文研究理论的正确性并且改进型PMSM的稳态性能更加优异。