近年来,随着“工业4.0”及“中国智能制造2025”概念的提出,智能机器人的研究越来越得到人们的重视。伺服系统作为智能机器人的动力来源,是直接影响机器人性能的关键部件。因此,人们对伺服控制产品的功能及性价比要求也越来越高。而随着新型永磁材料的发现和永磁同步电机制造技术的不断提高,使用交流永磁同步电机构建伺服系统是当前数控加工、机器人等高性能领域的主流趋势,并且具有广泛的应用前景。本文采用坐标变换,建立永磁同步电机在dq坐标系中的数学模型,分析介绍电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术以及矢量控制的方法,设计了基于矢量控制的电流、转速、位置三闭环伺服控制系统。由于在数字控制交流伺服系统中,内环电流环的带宽是制约交流伺服系统动态频率响应速度的核心因素。因而,本文研究了在一个开关周期内实现双次电流采样及双次PWM占空比更新的控制策略,并通过理论及仿真对比分析,结果表明该方法能有效提高电流环带宽。交流伺服控制系统通常使用传统PI控制器来控制电流、转速。传统的PI控制器设计成熟,控制效果良好,但也存在参数设计不精确,对系统参数变化敏感等不足。而分数阶PIl控制器对被控对象的参数变化具有较强的鲁棒性,其控制效果优于传统的PI控制器,且实现难度与传统PI相近。为了让交流伺服控制系统达到更高的性能,本文提出采用分数阶PI~λ控制器代替传统PI控制器,并对分数阶控制理论进行研究,分析了分数阶PI~λ控制器的结构及频率特性,同时对分数阶PI~λ控制器进行参数整定,以及介绍了其离散化实现方法。为了使整数阶PI控制器和分数阶PI~λ控制器具有可比性,本文在同一约束条件下分别对控制器进行设计。同时,在Matlab/Simulink环境下搭建永磁同步电机矢量控制伺服系统仿真模型,对比在不同控制器下的仿真结果,结果表明采用分数阶PI~λ控制器可提高系统的快速性、稳定性及抗扰性能,从而验证了系统设计的正确性和可行性。最后,本文设计了基于DSP+FPGA+IPM硬件平台,以及系统软件,并进行了相关实验。实验结果表明,交流伺服系统整体控制性能良好,同时也验证了理论与仿真的正确性。