交流永磁同步电机以其优越性在高性能伺服驱动系统中得到广泛应用。矢量控制因结构和原理简单、控制精度高、调速范围大等优点成为目前交流永磁同步电机主流控制方案。然而,交流永磁同步电机是一个非线性、多变量、强耦合的系统,难以建立精确的数学模型,且其存在运行工况复杂,参数时变(如转动惯量),负载扰动等不确定性因素。矢量控制通常采用结构简单的PI控制器,其对参数和负载变化敏感,难以满足高性能伺服驱动系统对负载扰动和参数变化具有强鲁棒性的要求。本论文针对该问题展开研究。首先,详细介绍交流永磁同步电机数学模型,并对目前永磁同步电机负载扰动观测和转动惯量辨识主要方法进行研究和分析。其次,为提高基于PI控制的交流永磁同步电机对负载扰动和参数变化的鲁棒性提出:针对负载扰动,采用扩展卡尔曼滤波器对永磁同步电机转速、位置和负载扭矩进行在线观测,并提出一种变前馈增益补偿控制策略来抑制负载扰动对交流永磁同步电机运行性能影响;针对转动惯量变化,采用模型参考自适应算法对永磁同步电机转动惯量进行在线辨识,并利用辨识得到的转动惯量在线实时更新扩展卡尔曼滤波器参数,以确保其观测值的准确性。通过仿真实验证实所提出方法的合理有效性。最后,在搭建的变负载和变惯量实验平台上进行实验。实验结果证实:(1)所提出的基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机变前馈增益补偿控制策略能够有效的抑制负载扰动对永磁同步电机运行性能的影响;(2)模型参考自适应算法能够较好的在线辨识交流永磁同步电机转动惯量。