近些年来各个国家对稀土资源的采集研发以及提炼技术的都在不断优化,使得永磁同步电机在各个行业中的应用比重逐渐超过传统的交流异步电机和直流电机。且随着军工和航天等工业的快速发展,当前社会对于数控设备的性能要求也在不断的提高。高精度永磁同步直线永磁直线电机具有高速、高行程的优点,同时克服了“旋转电机+螺杆”或“旋转电机+齿轮齿条”等中间环节中存在的各种因素造成的影响。因此,永磁同步直线电机在需要高精度线性伺服驱动器的高精度工业伺服应用中具有非常重要的价值。本文针对U型无铁芯永磁同步直线电机（PMSLM）在控制运行过程中,存在的两端效应和多种不确定因素的外界干扰引起的不确定性现象,设计模型预测算法和扰动补偿算法的方法。通过对直线电机整体控制系控制器的设计,直线电机控制系统鲁棒性以及电机运行精度得以提高,且电机控制系统抗扰动的能力得到增强。本文主要针对以下内容进行了研究:1)首先,使用永磁同步直线电机的定子电流方程设计模型预测控制器（MPC）代替传统的PI控制器;设计了模型参考自适应无速度传感器（MRAS）有效的估计电机的实际速度并反馈到电机控制系统中。2)然后,分析了电流模型预测控制系统中参数摄动对直线电机控制系统的影响,并将系统失稳引起的参数扰动分为两部分:一部分是电机参数变化引起的直接扰动,另一部分是参数失配引起的电流环不完全解耦所导致的间接扰动。并分别设计了滑模扰动补偿器和偏差解耦补偿器来消除这部分影响。3)最后,针对永磁同步直线电机位置-速度一体化控制器提出的两设计方案:一是利用PMLSM的线性位移和q轴电流建立二阶数学模型,并根据模型预测算法设计位置控制器;二是利用永磁直线同步电机的运动方程和推力方程设计速度模型预测控制器（VMPC）,同时将永磁直线同步电机的位移与运行的关系应用到VMPC控制器中,设计了另一种位置控制器（PMPC）。最后分析两种控制器的优缺点,选择出最优的控制器对电机控制系统进行优化。