基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制研究

摘要

永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)由于结构简单，运行可靠，在国民经济、日常生活、军事工业、航空航天的各个方面得到了广泛应用。永磁同步电机驱动系统的实施都需要获得转子位置和速度信息，在高性能应用场合中，转子位置可利用位置传感器测得，但是安装机械传感器会提高整个控制系统的成本，还有可能降低系统的可靠性。因此，永磁同步电机无传感器控制技术的研究具有重要的研究意义和广阔的应用前景。
　　本文选用滑模观测器估计转子位置，基于滑模观测器的转子位置估计方法，在工程上易于实现，抗扰性好，控制算法简单。论文首先分析了经典滑模观测器的原理，由于经典滑模观测器在估计转子位置时存在抖振问题，本文采用饱和函数和双曲正切函数来代替开关函数达到抑制抖振的目的。
　　电机运行过程中由于发热等原因，定子参数可能会发生变化而影响电机运行性能，论文通过定子电阻在线辨识技术和参数补偿，提高了控制系统的鲁棒性。
　　为了验证改进方法的有效性，建立基于Matlab/Simulink仿真平台的永磁同步电机无传感器控制系统的仿真模型，分别对经典滑模观测器和改进滑模观测器进行了仿真和分析，从而验证了改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略的可行性和优越性：由仿真结果波形可以看出改进的滑模观测器估计得到的转子位置和速度与实际转子位置和速度的误差更小，估计更精确。最后在基于XC164CM控制芯片的实验平台上进行了实验，并且通过实验验证了改进控制方法的有效性。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 永磁同步电机控制策略的综述

1.3 无传感器控制技术的国内外研究现状

1.4 课题的主要研究内容

第2章 永磁同步电机的矢量控制

2.1 引言

2.2 永磁同步电机的动态模型

2.3 永磁同步电机的空间相量模型

2.4 永磁同步电机矢量控制

2.5 本章小结

第3章 永磁同步电机无位置传感器控制技术

3.1 引言

3.2 滑模变结构控制

3.3 基于滑模观测器的转子位置估算

3.4 改进滑模观测器

3.5 本章小结

第4章 永磁同步电机控制系统的仿真与分析

4.1 引言

4.2 永磁同步电机矢量控制系统仿真与分析

4.3 基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制系统仿真

4.4 本章小结

第5章 控制系统设计

5.1 引言

5.2 系统硬件结构设计

5.3 系统软件结构设计

5.4 实验结果与分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢