随着电气化的飞速发展,伺服系统已经从早期的液压伺服系统过渡到当前的电机伺服系统。伺服系统作为运动控制系统执行机构的核心部分,其性能是整个控制系统性能的重要衡量指标。以工业机器人为例,工业机器人在搬运、焊接、激光切割、喷涂等应用场景中具有高精度位置控制、负载时变、启停频繁且响应快速等特点,这就需要机器人关节处永磁同步电机同时具有高精度、快速响应和更强的抗干扰能力。近些年随着智慧工业的发展,为了简化系统开发过程中代码编写过程,将Simulink环境与硬件相结合,模型设计（MBD）思想逐渐代替传统软件开发方式被应用在系统软件设计阶段。因此本文针对伺服系统高精度快速响应问题展开研究并基于MBD方法设计了能满足上述要求的伺服系统。第一,重点进行伺服系统调节器设计。针对伺服系统高精度位置控制问题,根据传统三环伺服系统传递函数,设计自适应微分前馈控制添加到位置环,提高伺服系统位置跟踪精度;针对伺服系统快速响应问题,将非奇异快速终端滑模（NFTSM）方法应用到伺服系统电流环与速度环,减小系统位置跟踪以及速度和电流响应的超调量,减小位置控制下速度响应波动;针对伺服系统抗负载干扰问题,设计一种负载转矩观测器,将观测值反馈至速度环的NFTSM控制器中,进而对电流环调节器进行补偿,在实际负载变化时实现有效的维持位置跟踪精度,最后进行各个调节器参数整定与仿真分析,为了保证仿真时与传统PI控制对比结果的准确性,对电机三个调节器PI参数进行整定。第二,以DSP为核心设计开发PMSM伺服系统的硬件系统。为了最大限度减弱供电对伺服系统控制性能的影响,设计了一种应用于伺服系统的单端反激开关电源,并对开端电源整机特性（包括负载调整率、输出纹波电压、负载动态响应时间等）进行测试与分析,经测试其整机特性均能满足预计指标。接着对系统主控电路、主电路与驱动电路、检测电路作出了具体设计。第三,基于MBD方法进行系统驱动软件与控制软件设计,其中系统驱动软件核心是前文对系统调节器的设计。在Simulink环境下搭建好对应软件并进行参数设置后,自动生成代码,通过CCS将软件下载到基于DSP设计的伺服系统测试板中进行实验验证,并对实验数据进行分析,分析结果证明了前文设计的伺服系统能满足高精度快速响应同时具有较强的抗干扰能力。