永磁同步電機無傳感器新型滑模觀測器研究.pdf

1、永磁同步電動機(PMSM)因其小尺寸、重量輕、高效率、噪聲低等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛地應用于高精度控制系統(tǒng)、高效節(jié)能速度控制系統(tǒng)中，如機器人、新能源汽車、風機等。實現(xiàn)PMSM矢量控制的關(guān)鍵之處是正確精準地得到電機轉(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)實意義?；Ｓ^測器(SMO)具有

2、簡單的結(jié)構(gòu)，并容易實現(xiàn)，對參數(shù)變化和外部擾動不敏感，是PMSM中高速無傳感器控制研究的一大熱點。
　　本文針對滑?？刂浦械摹岸墩瘛边@一問題，研究了一種PMSM新型SMO的設計方法，用于無傳感器矢量控制系統(tǒng)中，旨在保證滑模觀測優(yōu)勢和精度的同時削弱滑?！岸墩瘛?，增強滑模觀測器觀測的精度和抗干擾能力。首先，闡述了使用機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的無傳感器控制方式和各自的優(yōu)缺點，說明了當前滑模

3、觀測器的幾個主要研究方向。其次，推導了PMSM在電壓、轉(zhuǎn)矩、磁鏈等方面的數(shù)學公式模型，概述了坐標變換公式和使用矢量控制策略的原因，簡述和分析滑模變結(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?？刂评碚摶A(chǔ)上，將傳統(tǒng)符號函數(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；使用滯后可變補償來增加對所述位置估計的準確性；使用由低通可變截止濾波器和卡爾曼濾波器組成的改進二級濾波器對滑模觀測器進行改進濾波，降

4、低了測量與系統(tǒng)誤差的干擾，增強了觀測能力和系統(tǒng)抗擾動能力。最后，在dSPACE半實物仿真平臺上設計和實現(xiàn)了PMSM新型SMO控制系統(tǒng)，在Control Desk NG上完成了實驗并對實驗結(jié)果進行了分析。
　　實驗結(jié)果表明，本文設計的PMSM新型SMO可以很好的估計電機位置和轉(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；設計的變滯后補償器可以很好