永磁同步電機(jī)無傳感器新型滑模觀測(cè)器研究.pdf

1、永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)因其小尺寸、重量輕、高效率、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于高精度控制系統(tǒng)、高效節(jié)能速度控制系統(tǒng)中，如機(jī)器人、新能源汽車、風(fēng)機(jī)等。實(shí)現(xiàn)PMSM矢量控制的關(guān)鍵之處是正確精準(zhǔn)地得到電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置信息，這常常由安裝的外置或內(nèi)置的機(jī)械傳感器采集獲取的。然而，使用這類傳感器，將增加使用成本，限制PMSM的應(yīng)用領(lǐng)域并降低系統(tǒng)可靠性。是以，研究基于無傳感器的PMSM控制技術(shù)擁有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義?；Ｓ^測(cè)器(SMO)具有

2、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)參數(shù)變化和外部擾動(dòng)不敏感，是PMSM中高速無傳感器控制研究的一大熱點(diǎn)。
　　本文針對(duì)滑?？刂浦械摹岸墩瘛边@一問題，研究了一種PMSM新型SMO的設(shè)計(jì)方法，用于無傳感器矢量控制系統(tǒng)中，旨在保證滑模觀測(cè)優(yōu)勢(shì)和精度的同時(shí)削弱滑模“抖振”，增強(qiáng)滑模觀測(cè)器觀測(cè)的精度和抗干擾能力。首先，闡述了使用機(jī)械傳感器帶來的多種問題，闡明了無傳感器技術(shù)的重要性，探討了主要的幾種電機(jī)的無傳感器控制方式和各自的優(yōu)缺點(diǎn)，說明了當(dāng)前滑模

3、觀測(cè)器的幾個(gè)主要研究方向。其次，推導(dǎo)了PMSM在電壓、轉(zhuǎn)矩、磁鏈等方面的數(shù)學(xué)公式模型，概述了坐標(biāo)變換公式和使用矢量控制策略的原因，簡(jiǎn)述和分析滑模變結(jié)構(gòu)控制理論，并探討了產(chǎn)生抖振原因和削弱的方式。在傳統(tǒng)滑模控制理論基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)符號(hào)函數(shù)替換為可變飽和函數(shù)，使用可變飽和函數(shù)可以有效減少不連續(xù)函數(shù)引發(fā)的系統(tǒng)抖振；使用滯后可變補(bǔ)償來增加對(duì)所述位置估計(jì)的準(zhǔn)確性；使用由低通可變截止濾波器和卡爾曼濾波器組成的改進(jìn)二級(jí)濾波器對(duì)滑模觀測(cè)器進(jìn)行改進(jìn)濾波，降

4、低了測(cè)量與系統(tǒng)誤差的干擾，增強(qiáng)了觀測(cè)能力和系統(tǒng)抗擾動(dòng)能力。最后，在dSPACE半實(shí)物仿真平臺(tái)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了PMSM新型SMO控制系統(tǒng)，在Control Desk NG上完成了實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的PMSM新型SMO可以很好的估計(jì)電機(jī)位置和轉(zhuǎn)速信息，用于PMSM無傳感器矢量控制系統(tǒng)具有可行性與可靠性；采用變飽和函數(shù)作為切換函數(shù)可以顯著地削弱因使用不連續(xù)函數(shù)帶來的系統(tǒng)抖振；設(shè)計(jì)的變滯后補(bǔ)償器可以很好