【CN109951121A】基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制【专利】
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
永磁同步电机具有高效节能、响应速度快等优良性能，因此在工业控制中被广泛应用。
传统的永磁同步电机控制往往需要采用传感器进行位置和速度测量，这不仅增加了成本，
还会降低系统可靠性。
因此，研究无传感器控制策略，对于降低系统成本和提高系统性能
至关重要。
本文基于滑模观测器提出了一种永磁同步电机无传感器控制策略。
首先，对永磁同步
电机进行建模，并采用励磁电流转子磁链定向控制（FOC）技术进行电机控制。
在此基础上，通过引入滑模观测器，实现了无传感器的位置测量和速度测量功能。
滑模观测器通过构造一个滑动面实现对电机状态量的估计。
具体来说，滑动面的设计
需要满足两个条件：一是系统状态变化率与滑动面法向的内积小于等于零；二是系统状态
变量在滑动面上的变化率能够表示系统运动的特征。
通过不断调节滑动面参数，使得滑动
面法向趋于零，进而实现对系统状态量的精确估计。
本文在MATLAB/Simulink仿真环境下，对提出的无传感器控制策略进行了验证。
仿真
结果表明，该策略能够有效地实现对永磁同步电机的位置和速度测量，同时具有抗扰性强、动态响应快等优良特性。
与传统的基于位置传感器的控制方法相比，所提出的无传感器控
制策略能够降低系统成本，提高系统性能。
总之，本文提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略。
该策略可
以实现对电机位置和速度的精确估计，具有抗扰性强、动态响应快等优良特性。
未来，可
以进一步研究如何将该策略应用到实际的永磁同步电机控制中，并进行实际测试和验证。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制【摘要】本文针对永磁同步电机无传感器控制问题展开研究，通过引入滑模观测器原理，提出一种新的控制方法。
文章首先介绍了永磁同步电机的基本原理，然后概述了传感器控制方法，并详细解释了滑模观测器的工作原理。
接着，提出了基于滑模观测器的永磁同步电机控制方法，并通过实验结果进行分析。
结论部分探讨了这种控制方法的优势，同时提出了未来研究方向。
通过本研究，可以为无传感器控制的永磁同步电机提供新的解决方案，具有一定的实际应用价值。
【关键词】永磁同步电机、无传感器控制、滑模观测器、控制方法、实验结果、优势、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景在控制系统领域，永磁同步电机因其高效率、高功率密度和低惯量等优点，被广泛应用于各种工业领域。
传统的永磁同步电机控制方法需要准确测量电机转子位置和速度，以实现精准的控制。
传统的传感器控制方法存在成本高、可靠性差、体积大等缺点，尤其在一些特殊环境下难以应用。
开展基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制研究具有重要的理论和应用意义。
通过深入研究和分析，可以为永磁同步电机的控制与应用提供新的思路和方法，推动永磁同步电机技术的进一步发展和应用。
1.2 研究意义永磁同步电机是一种性能优越的电机，在各种领域广泛应用。
传统的永磁同步电机控制方法需要使用传感器来获取电机的转子位置信息，这不仅增加了系统构建的复杂度，还增加了系统成本。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法备受研究关注。
研究意义主要体现在以下几个方面：采用无传感器控制方法可以减少系统构建的复杂度，降低系统成本。
基于滑模观测器的控制方法具有较好的鲁棒性，对参数变化和外部干扰具有一定的容忍性。
通过无传感器控制方法，可以提高系统的可靠性和稳定性，减少系统的维护成本。
最重要的是，这种控制方法能够提高永磁同步电机的性能表现，提高其控制精度和效率，从而更好地满足现代工业对电机控制精度和效率的要求。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制永磁同步电机是一种高效、可靠的电机，广泛应用于电动车、工业自动化和航空航天等领域。
传统的永磁同步电机控制方法需要使用旋转编码器或霍尔传感器等传感器来测量转速和位置，但传感器的使用增加了系统成本和复杂度，并且容易受到外界干扰。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法。
滑模观测器是一种通过观测系统输出与模型输出之间的滑动模式来估计系统状态的方法。
此方法不需要使用传感器来测量转速和位置，只需测量电流和电压信号即可。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法的核心思想是通过滑模观测器估计转速和位置，并根据估计值进行电机控制。
其具体步骤如下：1. 建立永磁同步电机模型：根据电机的物理特性和控制方程，建立永磁同步电机的数学模型。
2. 设计滑模观测器：根据永磁同步电机模型，设计滑模观测器的观测方程，通过观测电流和电压信号，估计转速和位置。
3. 设计滑模控制器：根据估计的转速和位置，设计滑模控制器来控制永磁同步电机。
滑模控制器的目标是使观测器估计误差收敛至零，并将电机输出控制在期望值附近。
4. 实现控制算法：将设计好的滑模观测器和滑模控制器算法实现在控制器中，实现对永磁同步电机的无传感器控制。
1. 无需使用传感器：不需要安装和维护传感器，减少了系统的成本和复杂度。
2. 抗干扰能力强：滑模观测器通过滑模模式来估计电机状态，对外界干扰具有较强的抵抗能力。
3. 控制精度高：滑模观测器能够准确估计电机转速和位置，并实现精确的控制。
4. 系统响应快：滑模观测器具有较快的响应速度，能够满足对电机快速响应的需求。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法是一种可行的解决方案，能够实现对永磁同步电机的高效、可靠控制。
在实际应用中，可以根据具体情况进行系统参数调整和优化，以实现更好的控制效果。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制永磁同步电机（PMSM）是一种高性能的电动机，其在许多应用中得到了广泛应用。
传统上，控制PMSM往往需要使用位置和速度传感器来获取反馈信息。
传感器的使用不仅会增加成本，而且还会引入干扰和故障的可能性。
无传感器控制方法成为一种备受关注的研究方向。
滑模观测器是一种常用的无传感器控制方法，它通过对系统状态的滑模观测来实现位置和速度的估计。
在PMSM控制中，滑模观测器可以通过测量电流和电压来估计电机的位置和速度。
具体而言，滑模观测器基于电机的动态模型和系统输入输出方程，通过引入一个滑模变量来实现状态的估计。
1. 降低成本：无传感器控制方法不需要额外的传感器装置，从而减少了系统的成本。
2. 提高稳定性：滑模观测器可以通过对系统状态的估计来增强系统的稳定性。
它可以实时地调整控制参数，以便在不同负载和工况条件下保持良好的控制性能。
3. 减少故障率：传感器往往是系统中容易损坏的部件之一。
通过使用无传感器控制方法，可以减少传感器的使用，从而减少了系统故障的可能性。
基于滑模观测器的无传感器控制方法也存在一些挑战和限制：1. 精度限制：滑模观测器的性能取决于系统的参数和模型精度。
如果参数或模型偏差较大，滑模观测器可能无法准确地估计系统状态。
2. 稳定性分析：滑模观测器的稳定性分析比较复杂，需要进行详细的数学推导和分析。
这增加了系统设计的难度。
3. 难以设计：滑模观测器的设计通常需要考虑多个参数和约束。
这增加了系统设计的复杂性。
基于滑模观测器的无传感器控制方法为PMSM的控制提供了一种低成本、高稳定性的解决方案。
尽管存在一些挑战和限制，但通过合理的设计和调整，这种方法可以在许多实际应用中得到有效应用。
未来的研究可以进一步探索滑模观测器的改进和优化，以提高系统的性能和稳定性。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制滑模观测器是一种常用的控制算法，可以实现无传感器控制永磁同步电机。
以下是关于基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制的详细介绍。
永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是一种常用的高性能电机，具有高效率、高功率密度和高控制精度的特点。
传统的PMSM控制方法需要使用位置传感器来获取电机转子位置信息，但传感器会增加系统复杂性和成本。
无传感器控制方法可以在不使用位置传感器的情况下实现精确的电机控制。
滑模观测器是一种基于滑模理论的观测器算法，可以估计系统状态变量。
它通过设计一个滑模面，使得系统状态在滑模面上滑动，通过测量滑模面上的滑模变量，可以估计未测量的系统状态变量。
在PMSM无传感器控制中，滑模观测器可以估计电机转子位置信息，从而实现电机控制。
PMSM无传感器控制的基本步骤如下：1. 设计滑模观测器：根据电机数学模型和系统要求，设计一个滑模观测器，用于估计电机的转子位置和速度。
滑模观测器的设计需要考虑系统的稳定性和精度要求。
2. 控制电流环：通过控制电机的相电流，可以实现对电机转子位置和速度的控制。
根据滑模观测器估计的转子位置和速度信息，设计电流环控制算法，使得电机相电流能够实时跟踪设定值。
4. 进行系统仿真和实验验证：根据设计的控制算法，进行系统仿真和实验验证。
通过对比仿真结果和实验结果，评估控制系统的性能和稳定性。
如果需要，可以对算法参数进行调优，以进一步优化系统性能。
基于滑模观测器的PMSM无传感器控制可以实现高精度的电机控制，降低了系统的复杂性和成本。
滑模观测器的设计和参数调优是一个复杂的过程，需要充分考虑系统的动态特性和实际应用要求。
在实际应用中，需要进行充分的研究和实验验证，以确保控制系统的稳定性和可靠性。
基于磁链观测的永磁同步电机无位置传感器控制
基于磁链观测的永磁同步电机无位置传感器控制摘要：本文从同步旋转坐标系的电机模型出发，推导了永磁同步电机定子磁链计算方法，应用一种速度自适应积分器，从理论上消除了积分器的直流偏置和初始相位问题。
搭建了基于磁链观测器的无位置传感器控制系统模型，分别对磁链观测器的磁链观测、速度和转子位置估算、动态和负载突变过程进行仿真分析，验证了该磁链观测器算法的可行性。
搭建了基于RT-LAB的控制系统实验平台，分别对启动过程、磁链观测以及速度和位置估算进行了实验验证，验证了磁链观测算法的正确性。
仿真和实验结果表明：该磁链观测器能够快速、准确地跟随电机转子的位置和速度，系统响应快、鲁棒性强。
关键字：永磁同步电机；磁链观测器；无位置传感器；RT-LAB引言永磁同步电机因其具备高效率、高精度、结构简单、转动惯量低等特点，近年来在电动汽车、航空航天、工业自动控制领域获得了广泛应用。
但是，电机机械传感器限制了永磁同步电机在高性能场合的应用，因此永磁同步电机无位置传感器控制技术成为研究重点。
电机无位置传感器控制系统是指利用电机绕组中的相关电信号，结合永磁同步电机数学模型，应用合适算法来估算转子的位置和转速，从而代替机械传感器来实现电机的控制。
本文应用磁链观测器来估算PMSM速度和转子位置，同时采用速度自适应环节来补偿纯积分环节的直流漂移和相位延迟，给出了基于磁链观测器的PMSM无位置传感器矢量控制系统，分别对磁链观测器的磁链观测、速度和转子位置估算、动态和负载突变过程进行仿真分析，验证了该磁链观测器的可行性；搭建基于RT-LAB的PMSM无位置传感器控制系统的平台，分别对启动、磁链观测、位置和转子速度估算进行了实验研究，验证了该磁链观测器的正确性。
1永磁同步电机磁链观测器1.1磁链观测器在同步旋转dq0坐标系下，PMSM数学模型的电压表达式为：1.2转子位置估算误差的补偿为了解决纯积分环节引入的问题，常用的方法是用一阶低通滤波器来替换纯积分环节。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制一、引言近年来，永磁同步电机无传感器控制技术得到了广泛关注和研究。
永磁同步电机具有高效率、高功率密度、响应速度快等优点，因此在许多领域得到了广泛应用，比如工业生产、交通运输、航空航天等领域。
永磁同步电机的控制需要精密的传感器和复杂的控制算法，这增加了系统的成本和复杂度。
研究无传感器控制永磁同步电机的技术对于降低成本、提高可靠性和提高系统性能具有重要意义。
滑模控制是一种强大的控制方法，具有对参数不确定性和外部扰动的强鲁棒性以及对非线性系统的优良控制性能。
滑模观测器是在滑模控制的基础上发展起来的一种状态估计器，能够实现对电机状态的观测和估计，从而实现无传感器控制。
本文将探讨基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制技术，包括控制系统的设计、模型建立、滑模观测器的设计等内容。
二、永磁同步电机的数学建模永磁同步电机是一种多变量、非线性、强耦合的系统，其数学模型可以表示为：\[\begin{cases}\dot{x} = Ax+Bu \\y = Cx\end{cases}\]\(x\)为状态变量向量，\(u\)为输入电压向量，\(y\)为输出向量，\(A\)、\(B\)、\(C\)为系统的状态方程、输入方程和输出方程的系数矩阵。
对于永磁同步电机系统，它的动态方程可以表示为：\[\begin{cases}\dot{\Omega} = \frac{1}{J}(T_e - T_L - f\Omega) \\\dot{I}_d = \frac{1}{L_d}(V_d - R_dI_d - \Omega L_q I_q - E_p) \\\dot{I}_q = \frac{1}{L_q}(V_q - R_qI_q + \Omega L_d I_d - E_p) \\\dot{\lambda}_m = -\frac{1}{\tau}(\lambda_m - \lambda_m^r)\end{cases}\]\(\Omega\)为转速，\(T_e\)为电磁转矩，\(T_L\)为负载转矩，\(f\)为摩擦阻尼系数，\(I_d\)、\(I_q\)为直轴和交轴电流，\(V_d\)、\(V_q\)为直轴和交轴电压，\(R_d\)、\(R_q\)为直轴和交轴电阻，\(L_d\)、\(L_q\)为直轴和交轴电感，\(E_p\)为励磁电动势，\(\lambda_m\)为磁链，\(\lambda_m^r\)为参考磁链，\(\tau\)为时间常数。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
随着永磁同步电机在工业领域的应用越来越广泛，而无传感器控制永磁同步电机也因
其简单、可靠、成本低等优点而受到研究人员的广泛关注。
本文介绍一种基于滑模观测器
的永磁同步电机无传感器控制方法。
首先，考虑到永磁同步电机的无传感器控制需要对转速、位置等运动状态进行估算，
而滑模观测器是一种有效的状态估计方法，因此本文采用了滑模观测器。
其次，本文基于滑模理论设计了控制器。
首先设计了一个滑模面，使得系统状态能够
在滑模面上快速收敛，并选择适当的控制参数使得滑模面上的状态达到理想状态。
然后在
滑模面上引入状态估计误差，并将状态估计误差引入控制器，从而实现对系统状态的控
制。
最后，本文利用Matlab/Simulink软件对所提出的无传感器控制方法进行了仿真分析。
通过仿真结果可以看出，所提出的无传感器控制方法能够对永磁同步电机进行准确控制，
在不同工况下都能够实现较好的控制效果。
综上所述，本文提出的基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法在应用中能
够实现高效、可靠的控制效果，具有较高的应用价值。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制【摘要】本文介绍了基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法。
首先对永磁同步电机的结构与工作原理进行了介绍，然后对传统的控制方法进行了分析。
接着详细讲解了滑模观测器的原理与特点，以及如何应用于永磁同步电机控制中。
在此基础上，给出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法，并进行了仿真与实验验证。
最后在结论部分总结了本文的研究成果，并展望了未来的研究方向。
本研究为永磁同步电机控制领域提供了一种新的思路和方法，具有一定的实际应用意义。
【关键词】永磁同步电机、滑模观测器、无传感器控制、仿真、实验、结论、展望、局限性、研究方向1. 引言1.1 背景介绍本文将结合永磁同步电机的结构与工作原理、传统的控制方法、滑模观测器的原理与特点，探讨基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法，并通过仿真与实验结果验证其有效性和性能。
通过本文的研究，有望为永磁同步电机的控制领域提供新的思路和方法。
1.2 研究意义永磁同步电机是一种在现代工业中广泛应用的电机类型，具有高效率、高性能和高可靠性的特点。
对于永磁同步电机的无传感器控制方法的研究具有重要的意义。
传统的永磁同步电机控制方法需要额外的传感器来获取电机运行状态信息，增加了系统的复杂度和成本。
而基于滑模观测器的无传感器控制方法可以实现对永磁同步电机的高精度控制，提高了系统的稳定性和鲁棒性。
研究这种控制方法可以为永磁同步电机在工业应用中的推广提供技术支持，降低了系统的成本和维护成本。
研究基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法具有重要的实际意义和应用前景。
1.3 研究现状目前，针对永磁同步电机无传感器控制的研究已经取得了一些进展。
基于滑模观测器的控制方法被广泛应用于永磁同步电机控制领域。
滑模观测器通过模拟系统动态特性，实现了对电机状态的准确估计，从而不仅可以实现无传感器的电机控制，还能提高系统的鲁棒性和稳定性。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法成为了一种有效的解决方案。
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）具有高效、高性能和低噪声等特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
传统方法控制PMSM需要外部传感器集成在电机中以获取相关的运动信息，如转速、转子位置、角度等。
这些检测器的成本和可靠性等问题，限制了其应用范围的扩大。
随着数字信号处理的发展和控制理论的不断深入研究，基于滑模观测器的无传感器控制技术已成为一种有效的解决方案。
在传统的控制方法中，由于惯性负载和摩擦阻力等因素的影响，电机的动态响应存在一定延迟。
因此，传感器数据的获取和处理也会有时延，导致控制响应的迟滞。
这在高速转动和精细控制方面将产生更大的影响。
使用滑模观测器的无传感器控制可以减少这种时间延迟的影响，从而提高电机系统的精度和响应性。
滑模控制是一种有效的控制策略，可以有效地解决系统存在不确定性和扰动的问题。
滑模观测器是一种基于滑模控制的观测器，其基本思想是通过构造一个替代模型来估计系统状态误差。
滑模观测器可以估算出电机系统的转速、转子位置和电流等参数，从而使系统具有更高的控制精度和响应性能。
滑模观测器的核心是滑模理论，其基本思想是构建一个滑动面来使系统状态误差尽量小，从而实现系统的控制。
滑模观测器的原理是将系统的均衡点作为滑动面，通过控制系统状态误差使其在滑动面上运动，从而实现状态估计。
滑动面的构建方法有许多种，可以根据系统的特点和控制目标进行选择。
对于PMSM无传感器控制，通常将滑动面设置为电流误差和电机角速度误差的和，由此可以推出观测器的数学模型。
根据数学模型，可以设计合适的观测器参数，从而实现电机系统的稳定和精度控制。
在实际应用中，PMSM无传感器控制需要配合开环控制和闭环控制以实现优化的控制效果。
开环控制主要负责电机的速度控制，闭环控制则负责电机的位置和转角控制。
通过将滑模观测器与PID控制器相结合，可以实现PMSM系统的快速响应和准确控制。
基于模糊滑模算法的永磁同步电机无位置传感器矢量控制
电机易抄制应用2020,47（8）控制与应用技术I EMCA基于模糊滑模算法的永磁同步电机无位置传感器矢量控制诸德宏，汪瑶，周振飞（江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013）摘要：针对传统超螺旋算法二阶滑模观测器（STASSMO）在进行永磁同步电机（PMSM）转子位置和转速估算时固定滑模增益导致鲁棒性差的问题,在已有的稳定条件下提出一种模糊超螺旋算法二阶滑模观测器（FSTASSMO）。
利用模糊控制器按照模糊进行滑模增益的整定，超螺旋算法滑模增益定过，提高了观测，有观测，增强了PMSM无位置传感器矢量控制系统的鲁棒性。
最后，在MATLAB环境下控制系统对所提出的算法进行验证，提算法有行。
关键词：永磁同步电机；二阶滑模；无位置传感器矢量控制；模糊控制；超螺旋算法中图分类号：TM351文献标志码：A文章编号：1673-6540（2020）08-0029-0767：10.12177/e mca.2020.076Position Sensorless Vector Control of PMSM Based onFuzzy Sliding Mods AlgoritimZHU Dehong,WANG Yao,ZHOU Zhenfei(School of Electrical and Information Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang212013,China)Abstraci:Thc poor robustness of permaneni magnet synchronous motor(PMSM)in caused by constant sliding mode gain when tte traditionai super-twisting algorittm second-order sliding mode observes(STASSMO)in used to estivate the rotoo position and speed.Foo this problem,a fuzzy super-twisting algorittm second-order sliding mode observes(FSTASSMO)is proposed undev the existing stable conditions.The fuzzy controoer is used1w set the sliding mode gain according W the fuzzy rules.The sliding mode gain self-tuning process of the super-twisting algorithm (STA)ssoeaesyed,ihsch smpooeesiheobseoeaison accuoacy,booadensihee u eciseeobseoeaison oange,and enhances the robustness of position sensorless vectoo controi system of PMSM.Finally,the proposed aiorithm is verified by a simulation controi system buili in MATLAB circumstances.The simulation result shows that the proposed aiorithm is eCective.Key words:permaneni magnei synchronous motor(PMSM);second-ordcr sliding mods;position sensorless vector control;ffzzy control;super-twisting algorittm(STA)0引言永磁同步电机（PMSM）因其优异的功率密度和用种工控。
基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制[发明专利]
![基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f2d675fa52d380eb63946da1.png)
专利名称：基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制
专利类型：发明专利
发明人：王仲根,沐俊文
申请号：CN201910283776.1
申请日：20190410
公开号：CN109951121A
公开日：
20190628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制，属于电机控制技术领域。
具体步骤如下：首先设计一个积分型非奇异快速终端滑模面。
然后，根据表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的数学模型，设计滑模观测器并结合快速幂次趋近律设计终端滑模观测器的控制律。
最后，对所设计的观测器进行稳定性分析。
本发明可以有效地提高永磁同步电机转子位置和转速估计精度，并且设计简单易于工程实现，具有较高的应用价值。
申请人：安徽理工大学
地址：232001 安徽省淮南市山南新区泰丰大街168号
国籍：CN
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基于非奇异快速终端滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制
基于非奇异快速终端滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制王辉航;赵朝会;万东灵;胡怡婷;吉洪智【摘要】在基于滑模观测器(SMO)的永磁同步电机无位置传感器控制中,位置和转速观测误差较大且抖振较强.为了解决这个问题,在分析传统SMO的基础上,研究一种非奇异快速终端滑模面,并探讨了一种带有积分的滑模控制律,有效地提高了观测精度,且降低了抖振,省去了低通滤波器和转子位置的补偿环节.通过李雅普诺夫函数证明了该观测器的稳定性.最后利用MATLAB/Simulink软件进行仿真.结果表明:所研究的观测器相比传统SMO拥有更好的控制性能.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2019(046)001【总页数】6页(P28-33)【关键词】永磁同步电机;非奇异快速终端滑模;无位置传感器控制【作者】王辉航;赵朝会;万东灵;胡怡婷;吉洪智【作者单位】上海电机学院电气学院,上海200240;上海电机学院电气学院,上海200240;上海电机学院电气学院,上海200240;上海电机学院电气学院,上海200240;上海电机学院电气学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言在高性能的永磁同步电机(PMSM)控制系统中，为了准确获得转子位置和转速信息，通常需要在PMSM的转轴处安装高精度的传感器。
然而机械传感器的安装不仅占用空间，增加系统成本，降低系统可靠性，而且对使用环境有较为苛刻的要求[1]。
因此，PMSM的无位置传感器控制技术成为了该领域研究的热点[2-3]。
在中高速的PMSM无位置传感器控制系统中，研究人员不断提出基于各种算法的控制策略，其中常用的有模型参考自适应法、卡尔曼滤波算法和滑模观测器方法等。
文献[4-5]采用的模型参考自适应算法，其计算量较小，结构简单，但是对参数变化较为敏感；文献[6-7]采用的卡尔曼滤波算法具有一定的鲁棒性，但是有较多的矩阵求逆运算，计算量较大；采用滑模控制理论对反电动势进行估测的滑模观测器(SMO)拥有较强的鲁棒性，且动态性能优越。
基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制
基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制张曲遥;高艳霞;陈静;宋文祥【摘要】研究了一种基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方案.通过深入分析永磁同步电机(PMSM)的数学模型,提出用滑动模态观测器(SMO)对无位置传感器PMSM转速实现估算.由于引入低通滤波器易引起相位延迟,因此构建一个锁相环将观测的转子位置角和反电动势结合起来,以得到比较准确的转速.锁相环中的电机转速信息是由信号通过比例积分环节后得到的.仿真结果验证了控制方案的有效性和可行性.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2016(043)006【总页数】5页(P34-38)【关键词】永磁同步电动机;无位置传感器控制;滑动模态观测器;锁相环【作者】张曲遥;高艳霞;陈静;宋文祥【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM301.2与其他种类的电机相比，永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有很多优点，如运转期间电磁转矩纹波系数小、转矩惯性比大、能量密度大、快速的动态响应能力、较强的过载能力等，近年来在航天、新能源交通、工厂自动化控制等领域获得了大量的应用。
为了实现PMSM精准、快速、超调量小的控制，就要掌握电机转子位置等相关信息。
传统获取转子位置是通过机械式位置传感器来实现的。
机械式传感器的存在使系统变得复杂，提高了系统的安装维护成本，严重限制了永磁电机的推广使用。
为避免机械传感器给使用永磁电机带来的诸多不便，无位置传感器控制技术自然成为了研究电机控制领域中的一个热点问题。
为实现PMSM的无位置传感器控制，行业内许多专家学者做了大量的工作，总结出了具体可行的实施方案。
其中主要包括： (1) 状态观测器[3-4]法，直接或间接地从电机反电动势中提取电机转子位置信息，适用于内埋式和表贴式电机。
新型非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
新型非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制常雪剑;彭博;刘凌;高琳【摘要】为了实现对永磁同步电机无位置矢量控制系统所需的转子位置和速度的准确估计,提出一种基于跟踪微分器的新型非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO).首先,构建积分型非奇异快速终端滑模面,使电流观测误差在有限时间内快速收敛到零,避免了终端滑模存在的奇异问题及传统非奇异终端滑模面中微分状态带来的噪声;然后,结合具有终端吸引子的低抖振切换控制设计滑模控制律,经过跟踪微分器获得平滑的反电动势估算值,减小了传统滑模观测器中低通滤波器引起的相位滞后;最后,基于锁相环原理,从观测的反电动势中调制出转子位置和速度信息.仿真结果表明,采用文中提出的新型滑模观测器可以实现对永磁同步电机转速的准确估计,转速最大估计误差在士1 r/min之间,且估计的转子位置无相位滞后,误差小,系统动、静态响应好.与传统滑模观测器相比,该新型滑模观测器具有收敛速度更快、跟踪精度更高、反电动势抖振更小的特点,当系统存在负载扰动及参数摄动时,仍然能够准确地估算出电机转子的位置和速度,具有较强的鲁棒性.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2016(050)001【总页数】8页(P85-91,99)【关键词】永磁同步电机;滑模观测器;终端滑模控制;无传感器控制;跟踪微分器【作者】常雪剑;彭博;刘凌;高琳【作者单位】西安交通大学电气工程学院,710049,西安;西安交通大学电气工程学院,710049,西安;西安交通大学电气工程学院,710049,西安;西安交通大学电气工程学院,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】TM301永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有体积小、功率密度高、转动惯量低、高效节能等优点,被广泛应用于航空航天、电动汽车、智能机器人等工业领域。
对于PMSM控制系统,转子位置和速度的准确获取是电机稳定快速运行的关键。
基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制
基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制陈炜;张志伟【摘要】为了实现永磁同步电机的无位置传感器控制,本文提出了一种自适应滑模观测器.该观测器通过一种李雅普诺夫函数来获取反电动势的估计方程,然后基于估计反电动势计算出转子位置.基于反电动势模型建立速度观测器,应用模型参考自适应方法,实现对电机转速的估计.仿真和实验结果表明,本文所提出的方法能够实现对转子位置和电机转速的准确估计,具有较好的动静态性能,可以改善低速下转子位置和电机转速的估计效果.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2016(035)008【总页数】7页(P8-14)【关键词】永磁同步电机;无位置传感器控制;反电动势;滑模观测器【作者】陈炜;张志伟【作者单位】天津大学电气与自动化工程学院,天津300072;天津大学电气与自动化工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机由于具有高效率、高功率密度和过载能力强等优点被广泛应用于工业领域。
为了达到对高性能永磁同步电机精确控制的目的，工业的控制中常采用高精度位置传感器，其性能直接影响电机系统运行稳定性。
一旦位置传感器故障或者其输出的转子位置信号失准，就会导致控制失败。
从这个角度来看，利用控制算法实现对转子位置估计将成为降低永磁同步电机控制系统风险的一个有效的后备解决方案。
事实上，利用控制算法实现对永磁同步电机转子位置检测的方法，即无位置传感器控制方法，已经成为重要的研究方向[1,2]。
无位置传感器控制方法主要分为两大类：观测器法和高频信号注入法。
观测器法是将电机的电压、电流作为观测器输入，利用控制算法估计转子位置，主要包括模型参考自适应法[3]、扩展卡尔曼滤波器法[4]、滑模观测器法[5]等。
其中，扩展卡尔曼滤波器法和模型参考自适应法在一定程度上依赖于电机模型，模型的准确性将决定转子位置的估计精度。
高频信号注入法是根据电机凸极效应，通过外加高频激励，实现对转子位置的检测。
基于非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
基于非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制曹坤;卢跃辉;杨月豪;陈维熊;郑书剑;葛群辉;马莉【期刊名称】《扬州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(27)1【摘要】基于滑模观测器(sliding mode observer, SMO)的永磁同步电机无传感器控制中,SMO的收敛速度和固有抖振均会影响系统的控制性能.针对该问题,设计一种非奇异终端滑模观测器(nonsingular terminal sliding mode observer, NTSMO)以实现永磁同步电机的无传感器控制.首先,构造积分型非奇异快速终端滑模面,使得电流观测误差在有限时间内快速收敛至零,避免奇异问题;其次,利用锁相环方法从观测的反电动势中获取转子的位置和速度,不仅可简化系统,而且能得到更为平滑的估计转子位置和转速;最后,通过Lyapunov函数证明该观测器的稳定性,并利用Simulink软件进行仿真验证.结果表明:采用NTSMO可实现对永磁同步电机转速的准确估计,且转子位置误差小,静态响应好;与传统的SMO相比,NTSMO的收敛速度更快,反电动势抖振更小,其系统控制性能更佳.【总页数】7页(P26-32)【作者】曹坤;卢跃辉;杨月豪;陈维熊;郑书剑;葛群辉;马莉【作者单位】江苏大学电气信息工程学院;浙江中德自控科技股份有限公司;德玛克(长兴)注塑系统有限公司【正文语种】中文【中图分类】TM341【相关文献】1.新型非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制2.基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制3.基于非奇异快速终端滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制4.基于非奇异终端滑模观测器的无刷直流电机无传感器控制5.基于新型滑模观测器和非奇异快速终端滑模的永磁同步电机控制因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910283776.1
(22)申请日 2019.04.10
(71)申请人 安徽理工大学
地址 232001 安徽省淮南市山南新区泰丰
大街168号
(72)发明人 王仲根 沐俊文
(51)Int.Cl.
H02P 21/00(2016.01)
H02P 21/18(2016.01)
(54)发明名称
基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位
置传感器控制
(57)摘要
本发明涉及一种基于非奇异终端滑模的永
磁同步电机无位置传感器控制，属于电机控制技
术领域。
具体步骤如下：首先设计一个积分型非
奇异快速终端滑模面。
然后，根据表贴式永磁同
步电机在两相静止坐标系下的数学模型，
设计滑模观测器并结合快速幂次趋近律设计终端滑模
观测器的控制律。
最后，对所设计的观测器进行
稳定性分析。
本发明可以有效地提高永磁同步电
机转子位置和转速估计精度，并且设计简单易于
工程实现，
具有较高的应用价值。
权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 109951121 A 2019.06.28
C N 109951121
A
1.一种基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：具体按照以下步骤实施：
步骤1、设计一个积分型非奇异快速终端滑模面
步骤2、根据表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的数学模型，设计滑模观测器步骤3、结合快速幂次趋近律设计终端滑模观测器的控制律
步骤4、对所设计的观测器进行稳定性分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：
步骤1所述的积分型非奇异快速终端滑模面为：
式中：b,c ,r>0；x 1为系统的状态变量。
3.根据权利要求1所述的一种基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1、
建立表贴式永磁同步电机基于静止坐标系下的电流状态方程如下：式中，i α、i β为定子电流；u α、u β为定子电压；E α、E β为扩展反电动势；步骤2.2、根据表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的数学模型构建滑模观测器
方程如下：式中，为定子电流的观测值；u α、u β为观测器的控制输入。
4.根据权利要求3所述的一种基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、根据滑模观测器方程，
令电流观测误差
为系统的状
态变量；
步骤3.2、根据积分型非奇异快速终端滑模面方程，
令
并引入快速幂次趋近律，
可得滑模观测器的控制律为：式中，k ,ε>0，0<α<1，β≥1。
5.根据权利要求2所述的一种基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述步骤4具体为：
步骤4.1、
选取李雅普诺夫函数：
权 利 要 求 书1/2页2CN 109951121 A。