近幾年,永磁同步電機(jī)(PMSM)因為其具有結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、功率密度高、動態(tài)性能好、安全可靠維護(hù)簡單等諸多優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于伺服控制、航空航天、船舶動力、電動汽車和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域,受到各國科研人員的普遍重視。電機(jī)的速度與位置是控制電機(jī)的核心問題,傳統(tǒng)的速度/位置傳感器存在會使系統(tǒng)增加成本、運(yùn)行維護(hù)困難、在惡劣的環(huán)境下不適用等因素。因此,針對上述問題,本文研究的重點為PMSM無位置傳感控制。首先,本文采用id=0的磁場定向矢量控制作為永磁同步電機(jī)驅(qū)動的基礎(chǔ)。針對傳統(tǒng)的PI速度控制器魯棒性較差、容易受到外部擾動的影響,導(dǎo)致不能獲得滿意的調(diào)速與轉(zhuǎn)子定位效果�；Ｋ俣瓤刂破�(SMC)作為一類特殊的非線性控制策略,由于其控制器設(shè)計簡單,響應(yīng)速度快、對參數(shù)變化以及外部擾動具有較強(qiáng)魯棒性而被廣泛應(yīng)用。本文針對傳統(tǒng)PI速度控制器的速度超調(diào)及滑�？刂茣霈F(xiàn)的抖振情況,設(shè)計了一種改進(jìn)的基于指數(shù)趨近律的滑模控制器。其次,針對傳統(tǒng)擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)估計永磁同步電機(jī)(PMSM)速度、位置存在模型不精確,噪聲不確定時估計精度不高、實時性差,且有可能導(dǎo)致濾波發(fā)散的問題,采用一種基于Sage-Husa的自適應(yīng)漸消擴(kuò)展卡爾曼濾波(AFEKF)算法。該算法在EKF的基礎(chǔ)上結(jié)合自適應(yīng)漸消因子與Sage-Husa自適應(yīng)濾波的優(yōu)點,可以有效降低模型誤差、提高濾波精度。研究結(jié)果表明:SMC和AFEKF性能均優(yōu)于PI和EKF,其中在啟動時能較快的到達(dá)預(yù)定速度,且無超調(diào)現(xiàn)象,迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài);在加載后最大偏差比傳統(tǒng)EKF算法減小了 1.77%,且穩(wěn)定狀態(tài)下轉(zhuǎn)速誤差下降了 0.371%,穩(wěn)態(tài)位置誤差減小了 0.45%。故基于SMC的AFEKF算法可以達(dá)到對歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)的遺忘,又能應(yīng)對PMSM運(yùn)行過程中參數(shù)變化、環(huán)境噪聲的影響,對電機(jī)速度、位置估計更精確。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM341
【部分圖文】：

圖 1-1 PMSM 無位置傳感分類Fig.1-1 The without-position sensing classification of PMSM下面介紹幾種實際工程中常用的無傳感算法：（1）直接估算法[41-43]這種估算方法的出發(fā)點是電機(jī)的數(shù)學(xué)方程，是最先提出的無傳感算法，其中包括反電勢法和磁鏈估計法，通過檢測定子電壓和電流，通過直接計算得到速度和位置信息。直接計算法是一種開環(huán)估計，沒有反饋環(huán)節(jié)，是諸多無傳感算法中最簡單直接的方法，但是無論是哪種直接計算法，都依賴于準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時，其參數(shù)總是不斷變化的，電阻會受到溫度的影響，電感會受到磁飽和的影響，這些因素都會使電機(jī)模型變得不精確，必須要引入?yún)?shù)的在線辨識法相結(jié)合，但這又無形增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。（2）模型參考自適應(yīng)法[44-45]該方法是一種對參數(shù)進(jìn)行估算的方法，也是一種較為常見的無傳感算法。主要包含三個組成部分：參考模型、可調(diào)模型以及自適應(yīng)算法。其中將含有待估計

2 PMSM 數(shù)學(xué)模型及矢量控制的原理2.1 PMSM 的結(jié)構(gòu)PMSM 與電勵磁三相同步電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)上存在諸多的簡化。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子不同的位置可以得到不同種類的電機(jī)：面貼式、插入式和內(nèi)埋式。面貼式PMSM 的永磁體一般安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯表面，從圖 2-1a 可以看出其相鄰永磁材料之間為空氣，磁導(dǎo)率與永磁體磁導(dǎo)率非常接近，磁路是對稱的，從電磁角度分類，該類電機(jī)屬于隱極式電機(jī)，具有最優(yōu)設(shè)計磁極、成本低等特點；而插入式的永磁體則是嵌在轉(zhuǎn)子表面，其結(jié)構(gòu)如圖 2-1b 所示，其轉(zhuǎn)子永磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于永磁體，因此磁路不對稱，按電磁角度分類屬于凸極式 PMSM。內(nèi)埋式 PMSM 如圖2-1c 所示，其永磁材料位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，同樣由于鐵磁材料造成的磁路不對稱，所以該類電機(jī)也屬于凸極式 PMSM，具有良好的動、靜態(tài)性能，但漏磁系數(shù)較大，制作成本高。本文研究的電機(jī)為隱極面貼式電機(jī)。

河南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文步電機(jī)來說，在約束條件有功功率不變和磁勢不需要將三相 PMSM 的電磁關(guān)系由三相直角坐標(biāo)系兩相靜止坐標(biāo)系α-β的α軸與定子 A 相繞組重 90°電角度得到β軸；定義兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 d-q 的，沿轉(zhuǎn)速方向逆時針旋轉(zhuǎn) 90°電角度得到 q 軸，義為轉(zhuǎn)子的位置角度，該旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系跟隨電角圖所示[62]：
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉夢佳;孫自強(qiáng);卿湘運(yùn);;一種基于簡化MRAS無速度傳感器的永磁電機(jī)EKF磁鏈辨識[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年02期

2 李運(yùn);李巖;盛正印;;基于MRAS的永磁同步電動機(jī)無傳感器控制[J];儀表技術(shù);2015年02期

3 陸婋泉;林鶴云;馮奕;韓俊林;;永磁同步電機(jī)無傳感器控制的軟開關(guān)滑模觀測器[J];電工技術(shù)學(xué)報;2015年02期

4 鄧永停;李洪文;王建立;賈建祿;;基于卡爾曼濾波器的交流伺服系統(tǒng)自適應(yīng)滑�？刂芠J];光學(xué)精密工程;2014年08期

5 米陽;潘達(dá);吳曉;井元偉;朱旺青;;基于等速趨近律的滑模負(fù)荷頻率控制設(shè)計[J];控制工程;2014年03期

6 張洪帥;王平;韓邦成;;基于模糊PI模型參考自適應(yīng)的高速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2014年12期

7 黃守道;高劍;肖磊;陸凱元;;壓縮機(jī)用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制[J];電工技術(shù)學(xué)報;2013年05期

8 李迪;陳向堅;續(xù)志軍;;增益自適應(yīng)滑模控制器在微型飛行器飛行姿態(tài)控制中的應(yīng)用[J];光學(xué)精密工程;2013年05期

9 席雷平;陳自力;齊曉慧;;具有抖振抑制特性的機(jī)械臂快速滑模變結(jié)構(gòu)控制[J];電機(jī)與控制學(xué)報;2012年07期

10 李海俠;;遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑�？刂圃诮涣魉欧刂浦械膽�(yīng)用研究[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2012年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 易伯瑜;永磁同步電動機(jī)高性能無傳感器控制技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2014年

2 張曉光;永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制若干關(guān)鍵問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

3 齊亮;基于滑模變結(jié)構(gòu)方法的永磁同步電機(jī)控制問題研究及應(yīng)用[D];華東理工大學(xué);2013年

4 劉穎;永磁同步電機(jī)脈振高頻信號注入無位置傳感器技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

5 王子輝;永磁同步電機(jī)全速度范圍無位置傳感器控制策略研究[D];浙江大學(xué);2012年

6 李冉;永磁同步電機(jī)無位置傳感器運(yùn)行控制技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2012年

7 申宇;滑模變結(jié)構(gòu)控制中抖振的特性研究與抑制[D];西安電子科技大學(xué);2012年

8 侯利民;永磁同步電機(jī)傳動系統(tǒng)的幾類非線性控制策略研究及其調(diào)速系統(tǒng)的實現(xiàn)[D];東北大學(xué);2010年

9 陸華才;無位置傳感器永磁直線同步電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)初始位置估計及控制研究[D];浙江大學(xué);2008年

10 秦峰;基于電力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無傳感器控制研究[D];浙江大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 杜平;基于無位置傳感器技術(shù)的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)研究[D];西南交通大學(xué);2017年

2 邵珠榮;基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的永磁同步電機(jī)自適應(yīng)轉(zhuǎn)速控制研究[D];大連海事大學(xué);2016年

3 王濤;永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中的位置解碼研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

4 陳娜;永磁同步電機(jī)速度控制系統(tǒng)滑�？刂破鞯难芯縖D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 葉偉;適應(yīng)于高速永磁電機(jī)的多模式轉(zhuǎn)子位置檢測技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 肖楊柳;基于模糊控制的永磁同步電機(jī)無位置傳感器驅(qū)動系統(tǒng)[D];湖南大學(xué);2010年

7 鄧娟;基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)自適應(yīng)控制研究[D];天津大學(xué);2007年

本文編號：2889707