改进滑模观测器与锁相环PLL在PMSM无传感器控制中的应用

"基于滑模观测器和锁相环PLL的PMSM速度估计与控制" 在电机控制领域，永磁同步电机（PMSM）因其高效、高功率密度等特点而广泛应用。然而，对于无传感器控制，即不依赖于霍尔效应传感器或其他位置传感器的控制策略，是一个挑战。本文探讨了一种利用滑模观测器（SMO）和锁相环（PLL）技术对PMSM进行速度估计和控制的方法。 滑模观测器是一种动态系统状态估计工具，尤其适用于存在不确定性或参数变化的系统。传统的滑模观测器在估计过程中可能会产生抖振现象，影响系统的稳定性。为解决这一问题，该研究提出了一种改进的滑模观测器，它采用S型函数（也称为sigmoid函数）来估算反电动势。S型函数的特点是其斜率在边界处变化平缓，这有助于减少抖振，并提高估算精度。通过这种方式，可以更准确地预测电机的转子位置和速度。 接下来，估算的反电动势被输入到锁相环（PLL）中。PLL是一种广泛用于频率和相位同步的电路，它能追踪输入信号的频率和相位，从而提取出电机的转子位置和速度信息。在PMSM的控制中，PLL能够提供连续且准确的转子位置反馈，这对于实现高性能的无传感器控制至关重要。 为了证明所提出的观测器的收敛性和稳定性，作者构建了一个Lyapunov函数。Lyapunov稳定性理论是分析动态系统稳定性的一种有力工具，通过设计合适的Lyapunov函数并证明其负定性，可以证明系统的稳定性。在这种情况下，Lyapunov函数的分析表明改进的滑模观测器能够在没有实际位置传感器的情况下，保持稳定并准确地估计电机状态。 实验结果验证了该方法的有效性，表明该检测策略能够准确获取PMSM的转速和转子位置的观测值。由此构建的无传感器矢量控制系统具有良好的稳态精度和动态性能，这意味着在实际应用中，这种控制策略可以实现对PMSM的精确、鲁棒控制，而无需物理位置传感器。 关键词：永磁同步电机、STM32F103（一款微控制器）、滑模观测器、锁相环 这项工作为PMSM的无传感器控制提供了一个创新的解决方案，结合了滑模观测器的鲁棒性与锁相环的精确性，有望在电机控制领域实现更高效、更稳定的系统运行。