变增益滑模观测器在无传感器PMSM控制中的应用

"基于新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）因其高效、简洁的结构和强大的过载能力，在电气传动领域被广泛采用。传统上，PMSM依赖于转子位置信号来确保定子旋转磁场与转子的同步，但这通常需要旋转变压器或光电编码器等位置传感器。然而，这些传感器的可靠性和成本问题激发了无位置传感器控制技术的研究。 无位置传感器技术主要分为两大类：一类适用于低速运行，通过高频信号注入，如旋转高频电压信号法和脉冲高频电压信号法；另一类适用于中高速运行，基于基波模型，如磁链估计法和基于传感器的算法。这些方法中，模型参考自适应控制和扩展卡尔曼滤波器往往需要精确的电机模型，而滑模观测器则因其对电机参数变化和外部干扰的鲁棒性而备受青睐。 滑模观测器结合了控制器和观测器的功能，能够估算电机的转子位置和速度，提供对电机参数变化的强健响应。文献中提到的不同改进策略，如将开关函数替换为饱和函数以减少抖振，或者利用模糊控制调整滑模增益以提高系统精度，都是为了优化观测器性能。 针对滑模观测器的抖振问题，本论文在已有研究基础上，提出了一种变增益滑模观测器控制策略。这个策略允许滑模增益根据反电动势的值动态调整，确保在不同运行条件下电机都能获得适当的滑模增益，从而有效地减小系统的抖动。 在PMSM的数学模型中，电机的动力学方程是在静止α-β坐标系下描述的，包含了定子电流、反电动势、定子电压、电感和电阻等关键参数。滑模观测器的数学模型则用于估算实际值和观测值之间的差异，通过引入滑模增益和符号函数来实现对状态的估计和控制。 无位置传感器控制是PMSM技术的重要研究方向，而滑模观测器因其鲁棒性和适应性成为解决这一问题的有效工具。通过不断优化滑模观测器的设计，如动态调整滑模增益，可以显著改善系统的稳定性和精度，这对于高性能的电机控制系统至关重要。