基于非线性观测器的无传感器表面永磁同步电机控制

"非线性磁链观测器-本杰明" 非线性磁链观测器是一种在无传感器控制领域中用于表面安装永磁同步电机（SPMSM）的关键技术。由Ortega等人提出的这种观测器的独特之处在于它能够通过估计正弦θ和余弦θ来生成位置估计值^θ，而无需依赖速度信息。这解决了传统Luenberger型观测器所面临的复杂性，即需要对速度进行精确估计，而速度估计误差往往会导致系统性能下降。 传统的电机控制通常依赖于传感器来提供精确的位置和速度信息，但无传感器控制的目标是消除这些硬件设备，从而降低成本、提高系统的可靠性和鲁棒性。非线性观测器的实现相对简单，使得这一目标变得更为可行。在本研究中，这种非线性观测器的性能通过实验进行了验证。 为了从位置信息中获取速度估计，研究者采用了一种比例积分（PI）跟踪控制器。PI控制器以其简单结构和良好的动态响应特性，被广泛应用于控制系统中。在这种情况下，它能够有效地处理由于电机负载变化引起的速度变化，确保在10r/min以上的速度范围内，无论有无负载，都能获得良好的速度估计结果。 关键词：电机驱动，无传感器控制，永磁同步电机，非线性观测器，速度估计，比例积分控制器 非线性磁链观测器的工作原理是基于电机的物理模型，通过对电机状态变量的实时估计，来推断出无法直接测量的参数，如位置和磁链。在SPMSM中，永磁体产生的磁场与电机绕组的电流相互作用，形成磁链。通过观察电机的电气变量（如电压和电流），并利用非线性数学模型，可以估算出电机的实际位置和速度，即使在没有编码器等传感器的情况下也能实现高精度的控制。 在实际应用中，非线性观测器的性能会受到许多因素的影响，包括电机参数的准确度、控制算法的优化程度以及系统的噪声水平。因此，设计一个稳定且鲁棒的非线性观测器需要对电机的动态行为有深入理解，并需要通过精细的参数调整和控制策略优化来确保在各种工况下的性能。 非线性磁链观测器为SPMSM的无传感器控制提供了新的解决方案，降低了对速度信息的依赖，提高了系统的灵活性和实用性。结合PI跟踪控制器，这种观测器能够在各种负载条件下提供稳定的性能，进一步推动了无传感器电机驱动技术的发展。