永磁同步电机具有效率高,精度高,动态响应快等特点,广泛用于交流伺服控制系统中。随着伺服系统在工业领域的广泛应用,提高伺服系统低转速时的性能成为了一个研究热点。本文以减小交流伺服系统低转速运行时的转速波动为目的,分别对测速方法以及转速环控制器进行研究。本文建立了永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型。分析了低转速条件下传统测速方法的若干性能参数以及转子位置误差对电流环相关计算的影响。采用LuGre摩擦模型分析永磁同步电机在低转速时的摩擦转矩非线性的特性同时分析摩擦模型相关参数对摩擦转矩的影响。在低转速时,电机转子所受到的摩擦转矩发生突变是电机转速波动较大的原因。本文分析了模型参考自适应转速测量方法的误差来源。低转速条件下编码器测速法和模型参考自适应法均存在一定的误差与使用条件。本文根据改进的电机运动学方程设计M/T法和模型参考自适应配合观测器。在传统的基于最小二乘法的转子位置计算方法中引入转速得出更精确的当前转子位置。转子位置误差对传统的预测控制方法将造成不利的影响。本文根据电机的运动学方程设计转速预测方法。根据转速预测方法设计控制器,对转速环控制器进行改进。本文在MATLAB/Simulink环境中搭建联合仿真模型,验证M/T法在可编程逻辑门阵列(FPGA)上实现的可行性。在Zynq实验平台实验验证M/T法和T法在工作范围内的性能差异。实验验证精确转子位置估计算法将转子位置测量的误差缩小至小于0.0025 rad,配合观测器消除了MRAS测量的静态误差,在转速突变时转速测量误差小于1 r/min。同时进行实验验证改进的转速预测控制的有效性,在指令转速为1 r/min时,转速波动幅值从4.1 r/min减小至2 r/min;在指令转速为3 r/min时,转速波动幅值从2.4 r/min减小至0.5 r/min。