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《永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》篇一摘要：随着科技的发展和工业自动化水平的不断提高，永磁同步电机因其高效率、高精度和良好的控制性能被广泛应用于工业领域。
本文详细探讨了永磁同步电机矢量控制系统的基本原理，深入研究了其系统设计、实现过程及其在实际应用中的表现。
通过分析永磁同步电机的工作特性，我们提出了一种先进的矢量控制策略，以优化电机控制系统的性能。
一、引言永磁同步电机（PMSM）作为现代电机技术的代表，因其结构简单、高效和可靠性高等特点，在电动汽车、工业机器人等领域得到广泛应用。
为了满足高性能应用需求，开发高效的控制系统是关键。
本文研究的重点在于矢量控制系统的设计与优化，通过这种控制系统能够更精确地控制电机的工作状态和输出。
二、永磁同步电机的工作原理与特性永磁同步电机由定子和转子两部分组成，其工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律。
转子上的永磁体产生恒定磁场，而通过调节定子电流产生的磁场与转子磁场同步，从而驱动电机转动。
PMSM具有高效率、高转矩/质量比和高速度等特点，且能在宽广的调速范围内运行。
三、矢量控制系统的基本原理与优势矢量控制技术是现代电机控制的核心技术之一。
它通过精确控制电机的电流和电压，实现对电机转矩的精确控制。
与传统的标量控制相比，矢量控制具有更高的控制精度和更好的动态响应性能。
在永磁同步电机中应用矢量控制技术可以大大提高电机的效率和输出转矩性能。
四、永磁同步电机矢量控制系统的设计与实现本节将详细描述矢量控制系统设计的各个环节，包括硬件设计、软件算法以及整体系统架构的设计。
在硬件设计部分，包括电机的选择、驱动器的设计以及传感器配置等；在软件算法部分，将详细介绍矢量控制的算法原理和实现过程；在整体系统架构设计部分，将讨论如何将硬件与软件相结合，形成一个高效稳定的控制系统。
五、系统性能分析与优化本节将通过实验数据和仿真结果来分析系统的性能表现，并针对可能存在的问题进行优化。
我们将通过对比优化前后的系统性能指标（如响应速度、稳态误差等），来验证优化措施的有效性。
数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性分析与研究1. 数控机床直线电机进给伺服系统概述随着科技的不断发展，数控机床在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
为了提高数控机床的加工精度和效率，近年多的研究者开始关注直线电机进给伺服系统的研究与应用。
直线电机进给伺服系统是一种采用直线电机作为驱动源的高精度、高速度、高可靠性的伺服系统，广泛应用于数控机床、机器人、自动化生产线等领域。
直线电机进给伺服系统具有很多优点，如结构简单、体积小、重量轻、响应速度快、转矩大等。
这些优点使得直线电机进给伺服系统在数控机床中的应用越来越广泛。
由于直线电机本身的特点以及伺服系统的复杂性，对其进行动态特性分析与研究具有很大的挑战性。
本文将对数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性进行深入研究，以期为实际应用提供理论依据和技术支撑。
1.1 研究背景随着现代制造业的快速发展，数控机床在各个领域的应用越来越广泛。
数控机床的性能和精度对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
直线电机进给伺服系统作为数控机床的关键部件之一，其动态特性直接影响到数控机床的加工精度、速度和稳定性。
研究数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性，对于提高数控机床的整体性能具有重要的现实意义。
传统的数控机床进给伺服系统主要采用步进电机驱动，虽然在一定程度上满足了加工需求，但其动态特性较差，如速度响应慢、加速度范围窄、负载能力有限等。
这些问题限制了数控机床在高速、高精度加工方面的应用。
随着直线电机技术的不断发展，直线电机进给伺服系统逐渐成为数控机床领域的研究热点。
直线电机具有功率密度高、加速度响应快、速度快、转矩大等优点，可以有效提高数控机床的性能。
由于直线电机进给伺服系统涉及到多个学科领域，如电机学、控制理论、机械设计等，因此对其动态特性的研究具有较高的难度。
本论文旨在对数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性进行分析与研究，以期为提高数控机床的性能和稳定性提供理论依据。
《永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究》篇一一、引言随着电力电子技术的不断发展，永磁同步电机（PMSM）在工业、汽车、航空等众多领域得到了广泛应用。
然而，传统的PMSM控制系统通常需要使用位置传感器来获取转子的位置信息，这不仅增加了系统的复杂性和成本，还可能受到环境因素的干扰。
因此，研究无位置传感器控制策略对于提高PMSM的性能和可靠性具有重要意义。
本文将重点研究永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略，旨在为PMSM的进一步应用提供理论依据和技术支持。
二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机是一种基于磁场相互作用原理的电机，其转子采用永磁体材料制成。
当电机通电时，定子产生的磁场与转子永磁体产生的磁场相互作用，使转子按照一定的速度和方向旋转。
PMSM具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，在许多领域得到广泛应用。
三、无位置传感器控制策略无位置传感器控制策略是实现PMSM控制的重要技术。
目前，常见的无位置传感器控制策略包括基于反电动势的估计方法、基于电流模型的方法、基于卡尔曼滤波器的方法等。
这些方法在不同的速度范围内具有不同的优缺点。
四、全速度范围无位置传感器控制策略针对PMSM的全速度范围无位置传感器控制策略，本文提出一种基于多种控制策略的综合方法。
在低速阶段，采用基于反电动势的估计方法，结合特定的启动策略实现稳定启动和位置跟踪；在高速阶段，采用基于电流模型的方法或卡尔曼滤波器等方法进行位置估计。
同时，根据电机运行状态和负载变化，实时调整控制策略，保证电机在不同速度范围内的稳定性和准确性。
五、实验与结果分析为了验证所提出的全速度范围无位置传感器控制策略的有效性，本文进行了大量实验。
实验结果表明，该控制策略在全速度范围内均具有较高的精度和稳定性。
在低速阶段，通过特定的启动策略实现了快速稳定启动和位置跟踪；在高速阶段，采用多种估计方法有效减小了位置估计误差。
此外，在不同负载和工作环境下的实验结果也证明了该控制策略的鲁棒性和可靠性。
电流检测部分本控制系统中永磁直线电机的两相电枢电流通过霍尔电流传感器得到，另外一相电流通过计算得到。
电流传感器采用LEM公司生产的LTSR-6-NP型电流传感器，该产品具有高精度，高线性度，高响应速度，高频率带宽，高电流过载能力，低温漂，低接入损耗，以及对外部信号的高抗干扰能力，非常适合在永磁电机伺服系统中使用。
根据选择不同的引脚接法，该产品可以提供三种不同的额定采样电流值，分别为2A、3A和6A电流有效值，对应的最大采样电流值分别为6．4A，9．6A和19．2A。
由于该传感器输出电压范围为0．5～4．5V，而TMS320LF240DSP的AD输入信号只能在0V—+3．3V之间，所以需要将传感器的输出电压经过运放电路处理后，再输入DSP 的AD口，具体电路如图4—10所示．一种低成本的线性霍尔位置检测方法在永磁直线电机伺服控制系统中，无论采用何种控制方式，都需要准确检测出电机动子位置。
可以说，位置检测部分是伺服控制系统中非常关键的组成部分，直接影响着电机控制精度和系统运行性能。
目前，在直线运动控制系统中，最常见的位置检测方法是采用直线光栅，但是光栅的成本很高，对安装要求也很高；也有增加额外机械结构，将直线运动转变成旋转运动，然后用旋转编码器进行位置检测的方法，显然该方法在成本和精度上都存在缺点；还有采用无位置检测的方法，但是目前所有无位置检测方法的在电机低速段效果都不是很理想，而直线电机恰恰需要频繁的起动和停止，采用无位置检测方法获得理想的效果难度较大，尚未有实用的解决方案提出。
因此，本节将介绍一种低成本的利用线性霍尔元件对永磁直线电机进行位置检测的方法。
§4．6．1线性霍尔位置检测方法的基本原理线性霍尔元件可以用来检测磁通密度，在一定磁场强度范围内，其输出电压与被检磁场磁通密度成线性关系．永磁直线同步电机气隙磁场为正弦分布，因此很容易通过检测气隙磁场磁通密度的方法来确定电机动子的位置。
永磁直线同步电动机关键技术的研究第1章绪论1.1课题的背景与意义随着科学技术进步，高效率、高精度、高柔化和绿色化成为机械加工的重要发展方向。
切削加工的发展方向是高速切削加工。
一方面，高速加工不仅极大提高了机械加工生产效率，而且可降低切削力 30%以上，尤其径向切削力大幅度减小，同时 95%-98%的切削热被切屑带走，加工零件的热变形小，振荡频率高，工作平稳，有利于提高加工零件的光洁度，从而极大地提高了加工零件的质量及互换性;另一方面，超微细加工及科学实验对精密加工提出了越来越高的要求。
实现高速、精密加工的基本条件是:要有性能优良的高速精密机床。
为了保证进给量不变，确保零件的加工精度，表面质量和刀具耐用度，驱动系统的速度也必须相应提高;同时，进给系统的行程一般比较小，也要求驱动系统具有高的加(减)速度，以缩短启动、变速、停止的过渡时间。
因此，研制新型高速精密驱动系统是国内外的研究热点。
在工业发达国家，高速切削技术正成为切削加工的主流技术。
根据 1992年国际生产工程研究会(CLRP)年会主题报告的定义，高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5-10倍的切削加工。
目前，多数数控机床的进给系统，采用旋转伺服电机驱动滚珠丝杠。
为了适应高速精密加工的要求，一些厂商采用了不同的措施不断改进滚珠丝杠的结构和性能，如日本MAZAK公司的FF66O卧式加工中心采用高速滚珠丝杠副驱动系统，其速度达 1.5m/s，加速度为1.5g，重复精度达0.002mm 。
但滚珠丝杠驱动系统需中间环节(如联轴器、滚珠丝杠、螺母等)传动，存在很多缺点，如存在反向死区、螺距误差引起误差传递、由于摩擦磨损而导致的精度渐变、附加惯量大、弹性变形引起爬行，以及位置、速度、加速度受限于丝杠的机械特性(刚度、临界速度)等，进一步改进高速精密滚珠丝杠驱动系统，有着不可克服的困难。
所以机床上传统的“旋转电机+滚珠丝杠”进给传动方式，由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快速定位精度等方面很难有突破性的提高，已无法满足超高速切削、超精密加工对机床进给系统伺服性能提出的更高要求。
直线电机进给系统伺服参数与控制参数的设计高峰;斯迎军【摘要】简单介绍了直线电机的分类和优点,设计了一种直线电机伺服系统的结构,说明了驱动器的使用方法及其基本工作原理.研究了直线电机进给系统的控制响应特性,建立了系统的传递函数模型,分析了伺服参数对于响应特性的影响,采用PID控制器对电机位置输出进行控制以减小电机位置输出误差,运用Matlab/Simulink进行系统建模和仿真分析.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P34-37)【关键词】直线电机;伺服系统;速度环;位置控制;参数整定【作者】高峰;斯迎军【作者单位】中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TM359.41 直线电机系统分类及其伺服系统的优点早在1845年，Wheatstone提出了直线电机的概念。
20世纪50年代中期，控制、材料技术的飞速发展为直线电机的应用提供了技术基础。
直至20世纪90年代，随着设备向高速化、精密化方向的发展，直线电机被用于设备伺服系统中，并且发展迅速[1]。
直线电机分为直线直流电动机、直线感应电动机、直线同步电动机、直线步进电动机、直线压电电动机、直线磁阻电动机。
目前使用比较广泛的是直线感应电动机和直线同步电动机。
直线同步电动机虽然比直线感应电动机工艺复杂、成本较高，但是效率较高、次级不用冷却、控制方便，更容易达到要求的性能。
因此随着钕铁硼永磁材料的出现和发展，永磁同步电机已成为主流。
在数控设备等需要高精度定位的场合，基本上采用的都是永磁交流直线同步电动机。
直线电机伺服系统的优点主要是结构简单、定位精度高、反应速度快、灵敏度高、随动性好。
2 直线电机伺服系统模型直线电机进给驱动系统结构如图1所示，主要由导轨、滑块、定子、动子、霍尔元件和光栅组成。
相对于传动的滚珠丝杠进给系统，它取消了中间的传动装置从而大大提高了电机的响应特性。
《永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究》篇一一、引言随着电力电子技术的飞速发展，永磁同步电机（PMSM）作为高效、节能的电机驱动系统，在工业、交通、航空航天等领域得到了广泛应用。
然而，永磁同步电机的性能和效率受到其参数辨识和控制策略的深刻影响。
因此，对永磁同步电机的参数辨识及控制策略进行研究，对于提高电机性能、优化系统运行具有重要意义。
二、永磁同步电机参数辨识1. 参数辨识的重要性永磁同步电机的性能和运行状态受到其参数的影响，如电感、电阻、永磁体磁链等。
准确的参数辨识对于电机的控制、优化设计以及故障诊断具有重要意义。
2. 参数辨识方法（1）传统方法：通过电机设计参数和实验测试获得，但受环境、温度等因素影响较大。
（2）现代方法：利用现代信号处理技术和智能算法，如最小二乘法、卡尔曼滤波器、神经网络等，对电机运行过程中的数据进行实时辨识和更新。
3. 参数辨识的挑战与解决方案在参数辨识过程中，如何提高辨识精度、降低辨识误差、适应不同工况是主要挑战。
针对这些问题，可以通过优化算法、提高采样精度、引入多源信息融合等方法进行解决。
三、永磁同步电机的控制策略研究1. 控制策略的种类与特点永磁同步电机的控制策略主要包括矢量控制、直接转矩控制、模型预测控制等。
矢量控制具有高精度、高动态响应的特点；直接转矩控制具有转矩响应快、控制简单的优点；模型预测控制则具有较好的鲁棒性和适应性。
2. 控制策略的优化与改进针对不同应用场景和需求，可以对控制策略进行优化和改进。
例如，通过引入智能算法，如模糊控制、神经网络控制等，提高电机的自适应性和鲁棒性；通过优化算法参数，提高电机的能效和运行效率。
3. 控制策略的挑战与未来方向在控制策略研究中，如何提高系统的稳定性和可靠性、降低能耗是主要挑战。
未来研究方向包括：深度学习在永磁同步电机控制中的应用、多源信息融合在电机控制中的研究等。
四、实验与分析通过搭建永磁同步电机实验平台，对上述参数辨识及控制策略进行研究与验证。
永磁同步直线电机霍尔位置检测传感器的优化李炳燃;张辉;叶佩青【摘要】针对采用线性霍尔元件检测直线电机动子的磁场进而通过磁场信息来解算电机位置的方法,通过介绍双霍尔传感器位置检测的原理,分析由安装误差造成解算位置偏差的机理.提出采用三轴霍尔传感器代替线性霍尔传感器的方法,实现霍尔线性影响因素的误差补偿.为了降低非线性干扰造成的位置解算误差,提出了模糊-神经建模方法来实现传感器的离线标定,最后通过仿真和实验证明了所提传感器误差补偿方法的有效性.%There was a way to detect the positions of linear motors by detecting the magnetic field informations of linear motor movers.The principle of double Hall sensor position detection was introduced,and the cause of the installation errors was analyzed herein.In order to achieve the Hall sensor position detection error compensation,a method of using a 3D Hall sensor was proposed instead of a linear Hall sensor.In order to reduce external interferences,a fuzzy-neural off-line modeling method was proposed.Finally,the correctness of the compensation method was verified through the simulations and experiments.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2017(028)024【总页数】6页(P2913-2918)【关键词】永磁同步直线电机;三轴霍尔传感器;位置检测;模糊控制【作者】李炳燃;张辉;叶佩青【作者单位】清华大学机械工程系,北京,100084;清华大学机械工程系,北京,100084;清华大学摩擦学国家重点实验室,北京,100084;清华大学机械工程系,北京,100084;清华大学摩擦学国家重点实验室,北京,100084;清华大学精密超精密制造装备与控制北京市重点实验室,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TM383.4;TP212.9永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous linear motor, PMSLM)作为直线电机伺服系统中的核心部件，具有体积小、效率高、结构简单等优点[1]。
3 永磁同步直线电机控制系统的位置检测技术永磁同步直线电机控制系统的关键技术之一是动子位置的检测，只有检测出动子实际的空间位置后，控制系统才能决定驱动器的通电方式、控制模式及输出电流的频率和相位，以保证电机的正常工作，因而准确、可靠的动子位置检测是电机控制系统中的关键环节。
3.1 位置检测方案实现位置信号检测的方案大体上可分为两大类：有传感器位置检测（直接位置检测）和无传感器位置检测（间接位置检测）。
有传感器位置检测是利用位置传感器直接获得定子和动子(转子)磁场相对位置信息的方法，而无传感器位置检测是利用电动机的某些电气参数如电机转子位置函数关系来解算转子位置信息的方法。
两种方案相比之下各有利弊，后者具有机械结构简单、抗干扰能力强、可靠性高等优点，但其精度比前者略低。
3.1.1 有传感器位置检测方案位置检测系统是伺服系统的重要组成部分，其精度和稳定性对伺服系统和被检测元件都有很大的影响。
位置检测系统的核心是检测元件，其产生的反馈信号在闭环系统中起着重要的作用，对于一些高档的数控装置其位置伺服系统的定位精度主要取决于位置检测元件的精度。
因此对检测元件的主要要求有[16]：（1） 具有高可靠性和高抗干扰能力（2） 可满足伺服系统精度和速度的要求（3） 能适应生产现场的工作环境，使用、维护方便（4） 价格合理，寿命长（5） 便于安装和连接位置检测元件按照功能可分为回转式和直线式两大类。
回转式用于检测角位移，比较常见的有旋转变压器、感应同步器圆光栅等；直线式用于检测直线位移，比如直线光栅尺、直线感应同步器等。
位置检测元件按照其输出信号的类型可分为模拟式和数字式。
模拟式检测元件测得的位置信号式一个模拟量，这个模拟量需经A/D转换后方可送入数字检测系统；而数字式检测元件测得的位置信号是数字量，它可以直接送入数字装置。
目前应用最广的是利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。
由于其精度高，可靠性好，性能稳定，体积小和使用方便，在自动测量和自动控制技术中得到了广泛的应用。
光电编码器的码盘通常是一块光学玻璃，其上刻有透光和不透光的图形。
编码器光源产生的光经光学系统形成一束平行光投射在码盘上，并与位于码盘另一面成径向排列的光敏元件相耦合。
码盘上的码道数就是该码盘的数码位数，对应每一码道有一个光敏元件。
当码盘处于不同位置时，各光敏元件才根据受光照与否转换输出相应的电平信号。
光学码盘通常用照相腐蚀法制作。
与其它编码器一样，光码盘的精度决定了光电编码器的精度。
为此，不仅要求码盘分度精确，而且要求它在阴暗交替处有陡峭的边缘，以便减少逻辑“0”和“1”相互转换时引起的噪声。
这要求光学投影精确，并采用材质精细的码盘材料。
目前，光电编码器大多采用格雷码盘，输出信号可用硬件或软件进行二进制转换。
光源采用发光二极管，光敏元件为硅光电池或光电晶体管。
光敏元件的输出信号经放大及整形电路，得到具有足够高的电平与接近理想方波的信号。
为了尽可能减少干扰噪声，通常放大及整形电路都装在编码器的壳体内。
此外，由于光敏元件及电路的滞后特性，使输出波形有一定的时间滞后，限制了最大使用转速。
光电编码器按照其测量的值可以分为绝对式和增量式。
（1）绝对编码器对于一个具有n位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有n条码道。
绝对编码器在转轴的任意位置都可给出一个固定的与位置相对应的数字码输出。
（2）增量编码器增量编码器码盘要比绝对编码器码盘简单得多，一般只需三条码道。
这里的码道实际上已不具有绝对码盘码道的意义。
在增量编码器码盘最外圈的码道上均布有相当数量的透光与不透光的扇形区，这是用来产生计数脉冲的增量码道。
扇形区的多少决定了编码器的分辨率，扇形区越多，分辨率越高。
例如，一个每转6000脉冲的增量编码器，其码盘的增量码道上共有6000个透光和不透光扇形区。
中间一圈码道上有与外圈码道相同数目的扇形区，但错开半个扇形区，作为辨向码道。
在正转时，增量计数脉冲波形超前辨向脉冲波形π/2；反转时，增量计数脉冲滞后π/2。
这种辨向方法与光栅的辨向原理相同。
同样，用这两个相位差为π/2的脉冲输出可进一步作细分。
第三圈码道上只有一条透光的狭缝，它作为码盘的基准位置，所产生的脉冲信号将给计数系统提供一个初始的零位(清零)信号。
与绝对编码器类似，增量编码器的精度主要取决于码盘本身的精度。
用于光电绝对编码器的技术，大部分也适用于光电增量编码器。
3.1.2 无传感器位置检测方案此位置检测方案是检测过程中没有用到位置传感器，利用其他方法通过转换后而间接得到位置信号的方法。
永磁同步电机的位置估计方法常用的有电感法、磁链法、假想坐标系法、观测器法、卡尔曼滤波法等[17]。
（1）电感法在凸极式永磁电机里，直轴与交轴的磁阻有较大差别，导致绕组电感变化很大。
一般交轴电感远大于直轴电感，两者之比可达2.5。
因此，绕组电感可看作为转子位置的函数，利用这一点可估计出转子的位置。
有文献先推导出一种根据电机的电压和电流间接计算电感的方法，由于要求自然对数，较为繁琐。
后来又提出一种直接计算方法，在开关频率大于10kHz时，可保证足够的计算精度，而计算量却大大减少。
根据计算出的电感值再查找预先准备好的相电感与转子位置对照表，即可得到转子位置估计值。
有文献分析了永磁电机的谐波模型，导出了包含转子位置信息的电感矩阵，因此可根据电流谐波分量估算出转子位置。
还有的方法通过给q轴注入一高频载波信号，绕组中产生随位置变化的高频电流，再对电流信号进行处理可得到估计位置与实际位置的误差信号，使这个误差为零即可得到位置估计值。
实验表明，这种方法在高速和低速时都有较好的跟踪性能。
但负载电流增大时，误差明显随之增大，因而需采取补偿措施。
（2）磁链法磁链是电流和转子位置的函数，因此可将磁链用于位置估计。
磁链是不能直接测量的物理量。
为了获得磁链值，必须先测量电机的相电压和电流。
再结合相电阻值，将磁链计算出来。
有文献就是利用这一特点来得到转子的位置或速度估计值。
根据电机在静止的、旋转的d-q轴模型与abc坐标变量之间的关系。
经过一系列公式推导得出了电机的速度表达式，再进一步可算出位置值。
这些表达式只是变化的电压、电流的函数。
定子电阻和交直轴电感都假定不变。
另外有一种方法直接对电机在abc坐标系下的模型进行分析，将微分方程转化为差分方程，用前三步的位置估计值来预测下一步的位置。
在每个估算周期对线电流值估计两次，一次用于校正位置值，一次用于校正磁链值。
因此这种方法有较高的准确度，对测量误差和参数变化也不很敏感。
这种算法己用于BLDC和PMSM的位置估计，取得了很好的效果。
也可以对具体的某台电机先找出其磁链－电流－位置特性对照表，再根据估计的磁链和测出的电流查表得出转子位置，这样运算量将减少。
（3）假想坐标系法任何电机的方程均可在静止abc坐标系或与转子同步旋转的d-q坐标系下表示。
假想坐标系法就是假设还有一个旋转的坐标系，也叫做估计坐标系，它与d-q坐标系有位置差A，这就是转子位置估计值与实际值之差。
这个差值导致实际的状态变量(电压、电流等)与估计的状态变量(理想值)之间也有差别。
因此可根据状态变量之差来反推A，再采用自同步技术使A为零即可得实际位置。
有的方法采用瞬时电压作为状态变量。
在理想条件下，假定位置估计值与实际值相等。
控制器据此及测得的电流值由瞬时电压方程算出电压指令(理想值)，而实际电压可以测量。
也可根据PWM方式、功率管的死区时间和直流侧电压值计算出来。
（4）观测器法随着高速数字信号处理器(DSP)的性能迅速提高。
包含大量向量或矩阵运算的现代控制理论越来越多地应用于实践，如观测器法和卡尔曼滤波法。
观测器的稳定性直接影响到位置估计的准确性。
因此现在单纯的观测器很少直接用于位置估计。
有文献采用静止坐标系下的定子电流作为状态变量，建立了包括参数变化等扰动在内的状态方程，由此构造一个滑模观测器，令电流估计值和实际值之差为开关函数，即为滑动超平面。
由滑动模的存在条件可解出开关增益的范围。
观测器法必须对系统增益进行优化，即确定在各种负载条件下的最优增益，这是比较困难的，状态的初始条件对观测器的收敛性影响也很大。
（5）卡尔曼滤波法卡尔曼滤波器是动态非线性系统在最小二乘意义下的最优状态估计器，也即状态变量的最小方差估计器对于含零均值白高斯噪声项的系统状态方程及量测方程，卡尔曼滤波器通过预测——滤波两步骤，可以很好地消除噪声影响，给出最优状态估计值。
有文献采用了扩展卡尔曼滤波器来对电机的转子、速度等进行状态估计。
有些文献采用了一种计算量相对较小的算法，将所有变量化为小于1的值，以利于作定点数运算，并将舍入误差和截断误差也计入到系统噪声，仿真和实验结果表明，这种算法可用于位置和速度实时估计。
但是扩展卡尔曼滤波器一般计算量大。
对系统参数敏感以及需要初始位置信息，这些缺点阻碍了它的实际应用。
3.1.3 各种位置检测方案的比较对于旋转电机，采用旋转编码器的方式可以得到较好的速度响应。
但是，由于永磁同步直线电机是直接产生直线运动的，所以旋转的光电编码器如果要运用在这种场合需要通过转换机制将直线运动转换成旋转运动再进行测量,增加了测量的复杂程度。
近年来各种无传感器位置检测的方案不断被提出，并且具有各自的特点和应用优势。
无传感器检测方法通常是基于凸极效应, 在精确度上还需要提高。
通常的永磁同步直线电机的控制方案均采用直线光栅来进行位置信号的检测，由于光栅可以直线安装，同时具有较好的动态响应，所以在直线电机的位置检测装置中，通常选用光栅作为位置传感器。
但是光栅元件具有价格高和安装成本大等缺点。
本课题所研制的交流永磁同步直线电机选用的是直接位置检测方法。
3.2 基于直线光栅传感器的位置检测技术在直线电机的位置伺服控制系统中，要实现对动子位移的精确控制，就必须通过高精度的位置检测装置对其进行检测，以便将位置信号反馈给微处理器进行相应的数据处理。
随着光栅刻腐技术、电子技术的发展，光栅莫尔条纹细分技术的不断改进，以及计算机处理技术的巨大进步，光栅技术得到了快速的发展，在直线电机的位置检测和控制中，利用光栅尺进行高速、高精度的位置检测得到了广泛的应用。
3.2.1 直线光栅传感器的工作原理及特点光栅是在刻划基面上等间距（或不等间距）地密集刻划，使刻线处不透光，未刻划处透光，形成透光与不透光相间排列构成的光学器件，是一种运用光的衍射效应来测量直线位移和角位移的光学传感器。
它具有检测范围大、测量精度高、响应速度快等优点，因此在测量系统中得到了广泛应用[18～20]。
（1）光栅的分类光栅按其功能可分为长光栅和圆光栅，长光栅形状呈尺状，用于测量直线位移；圆光栅呈盘状，用于测量角位移。
按其介质——光线的传播途径，光栅可分为透射式光栅和反射式光栅。
