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【6h】

基于滑模观测器的永磁同步电动机无传感器速度估计的研究

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与传统交流电机相比，永磁同步电动机(Permanent M agnet SynchronousMotor，PMSM)有着结构简单可靠，能量密度大，损耗小等显著优点。近些年来，随着价格更加低廉、性能更加优异的铁铷硼永磁材料的广泛应用，除了在航空航天、机器人及其他高精尖领域，永磁电机正越来越多的应用于一般的伺服系统。矢量控制将交流电机的控制与直流电机进行等效，以获得与直流电机相媲美的控制效果，已成为现代高性能控制系统设计的重要思想和方法，永磁同步电动机因其无转差频率，所以，与异步电机相比更适合作为矢量控制的控制对象。但是高精度的伺服系统需要实时的检测电机转子速度及位置信息作为系统反馈量。目前，对速度及位置的检测主要靠高性能机械传感器完成，但是传感器的引入在增加了系统成本，同时降低了系统的可靠性，在一些特殊的场合传感器有时不能很好的发挥其性能，限制了永磁同步电动机的应用范围，所以，研究一种合理有效的无传感器速度及位置估计方法就成了一个重要的研究课题。滑模控制对系统扰动有着较强的鲁棒性，它已成为自动控制系统设计中的一个重要方法。基于滑模变结构控制思想的滑模观测器也成为了永磁电机无传感器速度位置估计的一种重要的解决方案。
　　 本文首先对Terminal滑模的有限时间收敛特性产生的原理进行了剖析，总结了其优缺点。在此基础上，从简化控制系统结构出发，继承和吸收Terminal滑模的优良特性，提出了一种结构简单、性能优良的改进滑模观测器方法，并对所提出的滑模系统的稳定性、观测器性能进行了推导分析和证明；最后，在Matlab/Simulink仿真环境中，利用矢量控制技术，搭建了永磁同步电动机矢量控制系统。依据对滑模观测器的分析，对永磁电机无传感器速度及位置估计方法进行了仿真实现。通过对所建系统仿真结果的分析，证明了本文所提方法对永磁同步电动机无传感器速度估计的有效性，所设计的观测器在电机稳态时能够准确的跟踪系统实际转速，对电机外部扰动具有较强的鲁棒性，能够实现永磁同步电动机无速度传感器的控制。

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