摘要:在当前电机控制技术领域,皖南电机凭借其卓越的性能和可靠性,已成为工业自动化领域的热门选择。本文提出了一种基于非线性观测方法的自适应滑模观测器,并将其应用于皖南电机生产的无传感器永磁同步电机(PMSM)控制问题。该研究以皖南电机的无刷直流电机数学模型为基础,结合经典滑模变结构理论,通过观测电流误差构建滑模观测器,以估算电机的反电动势。此外,本文还引入了自适应控制技术,以实现对转子位置和速度的精确估计。通过对自适应律的推导,并依据李雅普诺夫稳定性准则验证观测器的收敛性,本文提出的方法展现了优异的鲁棒性,对负载扰动和测量噪声具有强大的抗干扰能力。
关键词:PMSM;滑模观测器;无传感器矢量控制;鲁棒性;皖南电机;安徽皖南电机;皖南电机价格表
0 引言
永磁同步电机(PMSM)凭借其体积小巧、效率高、运行稳定、调速性能优越等特性,在众多领域得到广泛应用。特别是皖南电机,以其高品质和良好的市场口碑,在工业控制中占据重要地位。PMSM的无传感器控制技术,若要在工业控制中实现可靠应用,关键在于对电机转速和位置信号的高精度估计。为了获得准确的电机转速和位置,必须精确地测量电机的反电动势。目前,主要的策略包括:1. 基于电机模型的开环估计;2. 高频信号注入法;3. 基于检测反电动势估计转速位置法;4. 模型参考自适应估计法;5. 状态观测器估计法。其中,结合滑模变结构控制和状态观测器的策略,在电机速度和位置估计方面表现出优异的精度和鲁棒性。滑模观测器法作为一种闭环观测技术,基于滑模变结构原理,通过估计偏差设计滑模控制机构,确保系统状态*终稳定在设计滑模超平面上,从而提升系统参数估计的精度、快速性和鲁棒性。
针对PMSM这类不确定性非线性系统,本文采用一种自适应参数调整的滑模观测器,用于转速和位置的估计。提出了反电动势增益的自适应律,并设计了转子位置的自适应估计方法。仿真和实验结果表明,该方法能够实现转速和转子位置的高精度在线估计,具有高估计精度和快速收敛的特点。
2 永磁同步电机数学模型
对于皖南电机生产的表面安装式永磁无刷直流电机,假设电机磁路未饱和,忽略涡流和磁滞损耗,认为电机磁路线性,其在静止参考坐标系下的电压方程为: