无刷直流电机具有重量轻,效率高,调速系统好等优点,被广泛地应用于电动汽车,航空航天,机器人中。然而当无刷直流电机的工作环境恶劣时,霍尔传感器容易发生故障,一发生故障,电机的转矩脉动,电流等都会非常大,将会损害电机及其驱动设备,严重时将会危及生命财产安全。为了保证电机的可靠安全运行,对于研究无刷直流电机传感器故障诊断及其容错控制具有重要的意义。本文首先介绍了无刷电机的基本原理,建立了电机在各种坐标系下的模型,分析了电机的矢量控制策略以及SVPWM调制方法。通过仿真分析,对比了电机在矢量控制和方波控制在转速,电流,转矩等方面的差异,得出电机采用矢量控制效果更佳,因此确定将矢量控制作为电机容错控制的基本模型。其次,本文结合霍尔传感器发生各种类型的故障特征,提出了结合霍尔跳变沿和霍尔状态值的故障诊断策略。结合故障特征,采用改进的零阶补偿和一阶泰勒补偿法进行容错控制。通过搭建容错控制的仿真模型,分析了电机发生故障时,转速,电流,转矩的变化情况;紧接着验证了故障诊断策略的有效性;最后用一阶泰勒补偿法进行了容错控制的仿真测试,仿真表明,电机完成容错控制后,电机各项参数恢复正常,动态特性良好。针对霍尔传感器全部发生故障,采用无传感器技术的容错控制方法。在二阶观测器的基础上了构建了Luenberger全阶观测器,由于采用反正切函数估计位置和速度存在一定的误差,给出了精度更高的归一化锁相环方法。通过搭建无传感器控制的仿真模型,对比了不同观测器,反正切和锁相环在估计速度和位置方面的差异,得出采用Luenberger全阶观测器和锁相环的方式估计位置和速度更加精确。最后设计了无刷直流电机的控制系统,包括硬件和软件方面的设计。分别对方波控制和矢量控制,霍尔传感器的故障诊断以及无传感器控制策略进行了实验分析,验证了算法的有效性。