由电机数学模型可知SPMSM的电磁转矩仅和定子电流的q轴分量i_q及转子永磁体磁链Ψ_f有关，而且一般情况下，电机工作在正常区间时，不考虑永磁体磁场变化，此时转子永磁体磁链Ψ_f为常量，此时电机电磁转矩的大小仅和定子电流的q轴分量i_q相关。因此，我们通过直接控制定子电流的q轴分量可以直接控制SPMSM产生的电磁转矩，和前述的有刷直流电机的控制方法完全相同。

永磁同步电机一般使用在伺服系统中，比如AGV的行走模块，此时需要实现电机转速的稳定可靠控制，因此，在设计SPMSM的控制系统时，一般采用串级控制的方式，即最外环为速度环，实现电机转速的闭环控制，最内环为电流环，实现电机电流（电磁转矩）的闭环控制，另外，在一些需要实现电机位置精确控制的场合，通常在速度环外环再增加一个位置环。所以，SPMSM控制时一般采用如图所示的结构形式，设计成串级控制的优点是：

1)      电流环实现电机绕组电流的闭环控制，可提高外环控制精度，有效防止电机过流；

2)      速度环实现电机转速的闭环控制，机器人行走模块一般控制电机运行在速度模式；

3)      位置环实现电机位置的精确控制，同时为了达到平滑控制到达指令位置的目的，需要对电机速度进行规划，机器人上层机构有些控制电机运行在位置模式。

                                                      PMSM常用的控制结构图

图中的电流传感器一般采用高精度采样电阻或者霍尔型感应传感器，实现电机绕组电流的实时采样。位置传感器一般采用编码器，分为磁编码器和光电编码器，为了控制成本，AGV行业使用的传感器分辨率一般较低。电流和位置传感器可直接获取到反馈电流和反馈位置，直接输入电机控制算法库实现电流和位置的闭环控制。但是同样为了控制成本，一般不会直接安装昂贵的速度传感器直接获取电机转速，而是通过设计测速算法使用位置传感器的反馈间接获得电机转速。

电机控制中常用的测速算法有M法测速、T法测速和MT法测速。

M法测速又称为测角法，即在规定的时间间隔内，测量电机反馈编码器所产生的脉冲数增量来计算转速。设定电机旋转机械一周编码器产生的脉冲数增量为p，规定的测速时间间隔为T，某次测速时间间隔内采集的脉冲数增量为m，M法测速结果（r/min）为：

T法测速又称为定角测时法，即测量相邻两个脉冲之间的时间间隔来确定电机速度的方法。设定高频计时脉冲频率为f_c，电机旋转机械一周编码器产生的脉冲数增量为p，某次测速相邻脉冲时间间隔内采集的计时脉冲数增量为m，此时由T法得到的电机转速（r/min）为：

MT法测速兼容了M法适用于高速和T法适用于低速的优点，在规定的采样时间T_s内，同时检测电机反馈编码器脉冲数m₁和高频时钟计数m₂，检测周期由T_c周期完成之后的第一个编码器脉冲计数开始，高频时钟的频率为f_c，则MT法得到的电机转速（r/min）为：

传统的电机速度环和电流环控制一般使用PI或PID控制器结构，以保证被控系统的稳定状态，并尽可能地使静态误差减小。PID控制器可根据经验对一个或多个增益值进行整定，并观察系统响应的变化情况，最终来确定合理的增益参数。PID控制器将对闭环控制环中的误差信号进行处理，并试图对被控量进行调节以获得期望的系统响应。系统中的速度控制环可以用以直接控制PWM占空比，也可以设置内部控制环的电流给定，从而来调节电机电流。被控参数可以是速度、电压、电流等可测量的系统参量。

如图所示为模拟PID控制系统的原理，可知，该系统由PID控制器和被控对象二者组成。

                                           PID控制器结构图