永磁同步电机(PMSM)具有功率密度大、效率高、控制性能良好等优点,逐渐取代直流电机成为主流的伺服电机。随着工业自动化的发展,交流伺服系统开始广泛应用于机器人控制、数控机床、航空航天等领域,具有很大的市场。与此同时,很多控制场合对伺服系统通讯的实时性以及同步性提出了更高的要求,将现场总线和以太网等技术应用于交流伺服系统成了研究的热点。在此背景下,本文研究了基于EtherCAT总线的交流伺服系统。首先分析了永磁同步电机的数学模型,讨论了矢量控制以及空间矢量脉宽调制策略原理。交流伺服系统采用了基于PID的电流、速度、位置三环串级典型控制结构,通过分析各个环路的传递函数,讨论了电流、速度和位置调节器的设计方法,为调节器实际参数调试提供了理论依据。为进一步提高系统性能,探讨了电流环优化策略,对电流环多个细节技术进行了研究。对系统的测速环节进行了深入研究,并提出了一种最小二乘法测速方法来提高测速性能。在伺服系统理论研究基础上,完成了交流伺服系统平台的设计,包括以智能功率模块(IPM)为核心的主电路设计、基于反激开关电源的控制供电设计、以STM32+CPLD双处理器为核心的控制电路设计,以及在STM32+CPLD上完成了系统控制程序的设计。在分析EtherCAT总线原理基础上,研究了伺服系统EtherCAT接口技术。以专用EtherCAT从站控制芯片ET1100和伺服系统的STM32控制器作为EtherCAT从站设备,实现了伺服系统的EtherCAT总线通讯功能。最后,搭建了基于EtherCAT的交流伺服系统实验平台,对伺服控制性能以及EtherCAT接口通信功能进行了测试,验证了系统的有效性和可靠性。