基于改进的离散域二阶滑模观测器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

歹驱动控制飆特电力□2021年第49卷第6期基于改进Ortega观测器的内置式永磁同步电机无位置控制王奇翔，罗响，朱莉，姜淑忠（上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海200240）摘要:基于等效磁链改进了Ortega观测器，并将其应用于内置式永磁同步电动机中。

基于内置式永磁同步电机在a,0轴的电压磁链方程的等效磁链形式，引入Ortega观测器用以估计转子位置。

该观测器保留了Ortega观测器鲁棒性强、易于调整的特点，该形式简单，计算方便。

通过仿真和实验实现了基于改进观测器的无传感器控制算法。

仿真和实验结果表明，观测器可以较好地跟踪实际的转子位置，验证了该观测器的可行性。

关键词：内置式永磁同步电机；等效磁链；Ortega观测器中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号：1004-7018（2021）06-0038-06Improved Ortega Observer for Sensorless Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor JFANG0i-xiang,L〃0Xiang,ZH〃Li,丿Z4NG Shu-zhong(Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion,Ministry of Education,Shanghai Jiaotong University,Shanghai200240,China)Abstract:The Ortega observer based on the equivalent flux linkage is improved and integrated into the interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM).Based on the equivalent flux linkage form of the voltage flux linkage equation of the IPMSM in the a-0coordinate system,the improved Ortega observer is introduced to estimate the rotor position.The observer retains the robustness and easy adjustment characteristics of the Ortega observer,while the form is simple and convenient for calculation.The sensorless control algorithm based on the improved observer is realized through simulation and experiment.Simulation and experimental results show that the observer can track the actual rotor position very well，verifying the feasibility of the observer.Key words:interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM),equivalent flux,Ortega observer王奇翔等基于改进Orfega 观测器的内置式永磁同步电机无位置控制阴0引言内置式永磁同步电机（以下简称IPMSM）由于具有效率高、结构简单、动态响应快等优点，在电气传动中得到广泛应用［1］o在电机控制中，精确的位置信息对于实现高效控制至关重要。

基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制张晓光;孙力;陈小龙;安群涛【摘要】A kind of second-order sliding mode observer 1s proposed to estimate the rotor position and speed of PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor),which combines the linear sliding mode with the hybrid non-singular terminal sliding mode to avoid the phase lag caused by the low-pass filter in conventional sliding mode observer and to improve the precision of rotor position and speed estimation.The sliding mode control law is designed to restrain the inherent chattering and to guarantee the stability of observer.The tracking algorithm with phase-lock function is employed to demodulate rotor position and speed from the observed back electromotive force.Simulative and experimental results demonstrate the validity of the proposed observer.%为了准确估计永磁同步电机的转子位置与速度,提出一种二阶滑模观测器.该观测器在传统线性滑模面基础上引入了混合非奇异终端滑模面,避免了常规滑模观测器由于低通滤波所产生的相位滞后问题,同时可以提高转子位置与速度的估算精度.为了保证观测器的稳定并抑制滑模固有的抖振现象,设计了滑模控制律.最后,采用具有锁相功能的转子位置与速度跟踪算法从观测的反电动势中解调出转子位置和速度信息.仿真和实验证明了所提观测器的正确性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2013(033)008【总页数】6页(P36-41)【关键词】二阶滑模观测器;滑模控制;锁相环;永磁同步电机;控制【作者】张晓光;孙力;陈小龙;安群涛【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TM3410 引言永磁同步电机PMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor）的转子位置与速度是进行矢量解耦控制的必要条件，通常采用位置传感器进行检测，其中光电编码器、磁编码器以及旋转变压器等最常见。

基于改进型滑模变结构的永磁同步电机的无位置传感器矢量控
制
李敏;李林林;周俊鹏
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】针对传统滑模控制采用不连续的符号函数作为滑模面切换函数所引起的抖振问题,提出一种基于改进型滑模变结构的永磁同步电机的无位置传感器矢量控制方法,来削弱抖振,从而改善系统的动、静态性能。

首先,设计了改进型滑模控制器和改进型滑模观测器的变结构控制系统。

其次,采用连续的开关函数——双曲正切函数作为滑模面切换函数,并通过模糊逻辑控制对双曲正切函数的形状系数进行调整,减弱固定边界层厚度所引起的抖振。

然后,运用李雅普诺夫第二定理证明所设计的控制系统的稳定性。

最后,与其他方法相比,仿真结果证明了所提方法的可行性和有效性。

【总页数】12页(P22-33)
【作者】李敏;李林林;周俊鹏
【作者单位】重庆邮电大学自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统设计
2.基于模糊滑模算法的永磁同步电机无位置传感器矢量控制
3.基于滑模变结构控制的内置式永磁同步电机无位置传感器矢量控制
4.基于滑模观测器的无位置传感器永磁同步电机矢量控制
5.基于改进型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制
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基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制永磁同步电机无传感器控制技术是近年来电机控制领域的研究热点之一，它不依赖于传感器的反馈信号，可以实现简单、实用、高效的电机控制。

其中，基于滑模观测器的控制方法可以实现对永磁同步电机的高性能控制，本文就基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制进行了详细探讨。

首先，我们需要知道滑模控制是一种通过引入滑模面使得系统的状态在该面上特性改变的控制方法。

滑模控制具有简单、鲁棒性好等优点，但是其实际应用往往受到模型不确定性、参数变化等因素的影响，因此需要引入滑模观测器对系统状态进行观测和估计，以提高控制系统的性能和鲁棒性。

在永磁同步电机无传感器控制中，我们需要设计一个滑模观测器来估计电机转子位置和速度。

其中，滑模面通过选取适当的表达式可以使得观测器具有较好的鲁棒性。

具体地，我们可以将滑模面选为：$$s = y - \hat{y} - L(\hat{y})\dot{x}$$其中，$y$是电机的输出信号，$\hat{y}$是估计输出信号，$x$是系统状态向量，$L(\hat{y})$是一个对称正定的矩阵，满足$L(\hat{y}) = L^T(\hat{y})$。

观测器的状态方程可以表示为：$$\dot{\hat{x}} = f(\hat{x},u) + g(\hat{x})u + h(\hat{x})\textbf{w}(t)$$$$\hat{y} = h^T(\hat{x})\hat{x}$$$$\textbf{w}(t) = \textbf{w}(t - \tau)$$其中，$u$是系统的输入信号，$\textbf{w}(t)$是输入的不确定性误差，$\tau$是时间延迟常数。

滑模观测器的目标是使得滑模面$s$趋于零，从而估计出电机的状态变量，然后利用估计的状态变量来设计控制器。

具体地，我们可以利用反电动势进行电机位置估计，和斜坡函数法得到电机速度估计。

接下来，利用PI控制器进行速度控制和电流控制，其中，电流控制采用矢量控制方法，可以实现对电机转矩和磁通的控制。