新型滑模观测器提升城轨牵引IPMSM速度与位置控制精度

本文主要探讨了城轨牵引应用中的无传感器内置式永磁同步电机（IPMSM）转速及转子位置的精确检测技术。针对这种电机在城市轨道交通中的高效率和可靠性需求，研究人员设计了一种创新的滑模观测器为基础的电机控制系统。滑模观测器是一种特殊的自适应控制算法，它能够有效地处理电机运行中的非线性和不确定性，特别是在没有传统速度和位置传感器的情况下。 滑模观测器的核心在于利用电机电流的变化来间接估计扩展反电动势，这有助于实时追踪电机的工作状态。传统的离散控制律被S型函数所替换，这种函数形式有助于减少系统的"抖振"现象，提高控制系统的稳定性。通过转速参数辨识和转子位置的锁相环结构，作者将转速和转子位置的测量分离，从而实现更高的精度。 此外，论文提出采用变参数PI控制器替代恒定参数的控制器，这一改变旨在优化电机的速度控制环，提升系统动态性能。变参数控制器可以根据实际运行条件动态调整控制参数，从而更好地适应电机的工作特性，减小响应误差，提高控制效率。 研究者还实现了基于STM32F103嵌入式微控制器的滑模观测向量控制系统，这是一种硬件平台，可以实时处理复杂的数据并执行控制决策。实验证明，这个新型的控制策略在稳定性和准确性上均有显著优势，验证了其在城轨牵引IPMSM应用中的有效性和可行性。 这篇文章深入讨论了如何利用滑模观测器、锁相环技术和可调参数控制器来解决无传感器IPMSM在城轨牵引中的挑战，为提升电机性能和列车运行效率提供了重要的理论支持和技术方案。这对于推动城市轨道交通领域的电机控制技术进步具有重要意义。