無位置傳感器伺服系統控制策略的研究黃飛控制理論與控制工程無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第1頁!1.1研究意義永磁同步電動機交流伺服系統是機電一體化產品，是多學科技術相結合的產物。它的驅動、控制更是和電子技術息息相關。因此，進行永磁同步電動機控制系統的研究對于我國工業現代化建設有著重要的意義。永磁同步電動機控制雖然已經發展到相當成熟的階段，但是對其無位置傳感器控制系統的研究還有待進一步深入，存在著比較大的發展空間。本系統實現后能大大減少系統成本，提高系統可靠性，減少系統維護的工作量。同步電機傳動系統需要對其速度和位置進行控制。高精度的電機系統對速度控制和位置控制提出很高的要求，相應地對傳感器的要求提高。目前，傳感器向小型化、低成本和高分辨率、多功能兩個方向發展。電機系統中傳感器的存在阻礙了電機向高速化、小型化發展。因此，無傳感器技術的研究在高速電機、微型電機的控制和一些特殊場合具有重要的意義。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第2頁!（1）.降低成本（2）.減小電機的體積（3）.提高系統可靠性（4）.減少維護量無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第3頁!同步電機無位置傳感器技術是在數字信號處理器(DSP)出現后得以發展的。DSP的高速信息處理能力使無位置傳感器控制技術的復雜算法能得以實現。在無位置傳感器技術方面，許多學者作出了研究，提出了切實可行的方法。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第4頁!2.1研究目標本課題研究的主要目標是實現永磁同步電機無位置傳感器控制，使得在實際的電機控制中能夠脫離位置傳感器，降低成本，并且能夠達到采用位置傳感器控制時一樣的控制效果。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第5頁!2.3研究安排》》》理論分析，算法選擇》》》進行MATLAB仿真試驗》》》設計硬件電路》》》編寫DSP程序》》》在硬件上進行調試無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第6頁!3.1無位置傳感器控制系統結構圖

無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第7頁!3.2.1卡爾曼最優估計原理采用卡爾曼最優估計原理，將其應用到交流永磁同步電動機伺服系統中，并能夠提出一種基于擴展卡爾曼濾波器的永磁同步電機(PMSM)無速度傳感器調速系統的方法。結合卡爾曼濾波原理，通過在靜止坐標系下對電機非線性方程進行線性化，給出一種對永磁電機的轉子位置角和轉速進行實時在線最優估計的方法。該方法具有優良的轉角跟蹤特性和較好的轉速跟蹤特性，同時系統要具有較強的抗負載擾動性能和較佳的控制性能。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第8頁!

無位置傳感器控制實質上就是調速系統中由軟件算法遞推得到轉子位置和轉速來代替由外加傳感器實現的轉角和轉速測量部分，其他部分與常規的調速系統相同。電機端電壓和相電流經過坐標變換轉化為靜止坐標系下的電壓和電流量，輸入到EKF（非線性系統的擴展卡爾曼濾波算法）中得到轉速和轉子位置，經過轉速修正環節，把它送入PI控制器，輸出電機控制電壓，經過逆變器后加到電機上。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第9頁!3.2.2基于估計坐標系基于估計坐標系提出PMSM無位置傳感器矢量控制的一種新的狀態估計方法。能夠將電氣穩態操作概念引入電機的狀態估計中，解決暫態過程中轉子速度、位置估計不精確的問題。在討論狀態估計算法對電機參數依賴性的基礎上，給出估計誤差補償算法。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第10頁!3.3啟動問題針對無位置傳感器控制方法檢測電機轉子初始位置問題，提出一種利用恒定的定子磁場將永磁轉子進行初始定位，然后利用旋轉磁場鎖定轉子位置的新起動方法。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第11頁!無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第12頁!4研究基礎1.永磁同步電機的矢量控制理論2.MATLAB仿真3.DSP4.上位機通訊軟件設計5.電路及PCB圖設計無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第13頁!1.2國內外研究現狀由于使用傳感器給永磁同步電動機系統帶來很多問題，所以無傳感器的控制系統越來越引起人們的重視。無傳感器控制系統是指利用電機繞組中的有關電信號，通過適當方法估計出轉子的位置和轉速，取代傳感器，實現電機的閉環控制。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第14頁!主要方法有：（1）.基于PMSM基本電磁關系估算位置和轉速的方法（2）.基于對電機特殊特性分析基礎上的估計方法（3）.基于各種觀測器技術的位置辨識方法（4）.人工智能理論基礎上的估算方法無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第15頁!2.2永磁同步電動機無位置傳感器控制中需解決的問題

無傳感器技術的應用給永磁同步電機帶來了起動問題。機械式位置傳感器能探知電機靜止時轉子磁極位置，使電機和逆變器配合工作于自控同步狀態，因而電機起動不會失步。無傳感器技術無法在電機靜止時從電機的電氣特性知道轉子的初始位置。只有電機起動到一定的轉速后，電機才能正常運行于無位置傳感器狀態下。因此，電機初始轉子位置檢測和起動問題是同步電機實現無位置傳感器運行的一大問題。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第16頁!2.4當前工作當前的工作便是如何建立無位置傳感器的永磁同步電機伺服系統的數學模型，并確定最佳的算法，實現對轉速的準確預估和電機的矢量控制。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第17頁!3.2擬采取的研究方法及技術路線具體研究過程中將建立永磁同步電機在不同坐標系下的數學模型，在此基礎上深入分析永磁同步電機的內部電磁約束關系，這些電磁約束關系對了解永磁同步電機的原理和研究高性能的控制決策提供了理論依據。建立適合閉環控制SVPWM逆變器仿真模型，使用該模型可以大大提高仿真速度，對閉環控制系統進行的仿真研究，驗證模型的正確性。通過仿真，可以深入理解空間電壓矢量的控制原理以及控制效果，同時也可加快實際系統的設計和調試過程。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第18頁!無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第19頁!難點：模型復雜設計參數較多參數不易得到無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第20頁!無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第21頁!因此，啟動時通過適當控制逆變器三橋臂的通斷狀態，可以將轉子初始位置鎖定在0度位置(轉子與定子A相重合)。初始定位后為了實現電機順利啟動，啟動過程程序只處理電流環(給定恒定的轉矩電流)，并產生一個低頻的旋轉磁場，由該磁場帶動轉子旋轉一周，再切換雙閉環控制、轉速估算，進行正常的加速過程。旋轉磁場的頻率不能太高，具體值由實驗決定。無位置傳感器伺服系統控制策略的研究共24頁，您現在瀏覽的是第22頁!3.4硬件實