高子彥

【摘 要】通過對(duì)永磁同步電機(jī)（PMSM）模型的分析，設(shè)計(jì)了基于滑模觀測(cè)器（SMO）的PMSM無傳感器矢量控制系統(tǒng)。引入連續(xù)函數(shù)exp（s）和卡爾曼濾波器，使波形平滑準(zhǔn)確。對(duì)所提出的控制方案進(jìn)行了仿真，分析了結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】永磁同步電機(jī)；抖振抑制；滑模；卡爾曼濾波器

中圖分類號(hào)： TM341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）16-0166-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.075

【Abstract】A sensorless vector control system of Permanent Magnet Synchronous Motor （PMSM） is designed based on Sliding Mode Observer （SMO） by analyzing the model of PMSM in this paper. Continuous function exp（s） and Kalman Filter are introduced to the system， makes the waveform smoothly and accurately. Simulations are carried out and the results are analyzed at last.

【Key words】PMSM； Buffeting elimination； SMO； Kalman filter

0 前言

永磁同步電機(jī)（PMSM）是一種具有多變量，強(qiáng)耦合，非線性的復(fù)雜對(duì)象。在實(shí)際系統(tǒng)中安裝傳感器不僅增加了成本，而且機(jī)械傳感器還存在安裝、布線困難，易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)。基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論來構(gòu)建電機(jī)的位置、轉(zhuǎn)速觀測(cè)器，它不需要電機(jī)高精確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)系統(tǒng)的不確定參數(shù)和外部干擾具有很強(qiáng)的魯棒性。因此，在電機(jī)控制領(lǐng)域表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。在控制系統(tǒng)中，切換函數(shù)非連續(xù)的本質(zhì)特性會(huì)引起系統(tǒng)抖振，影響系統(tǒng)的精度。本文提出用指數(shù)函數(shù)exp（s）來替換符號(hào)函數(shù)sign（s），且用卡爾曼濾波來處理反電動(dòng)勢(shì)?；谧兘Y(jié)構(gòu)滑模控制下的系統(tǒng)抖振問題得到了較好的解決，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 PMSM的數(shù)學(xué)模型

PMSM矢量控制一般采用d-q同步旋轉(zhuǎn)參考正交坐標(biāo)系和α-β靜止定子參考正交坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

在坐標(biāo)系下，PMSM的狀態(tài)方程為：

2 滑模觀測(cè)器的構(gòu)建

3 系統(tǒng)抖振的削弱

本文提出的消抖方法主要有兩種。

首先，從開關(guān)特性出發(fā)，用指數(shù)函數(shù)替換符號(hào)函數(shù)：

然后，從滑模觀測(cè)器的輸出開始，設(shè)計(jì)了一種基于α-β坐標(biāo)系PMSM模型的卡爾曼濾波器。模型如下：

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

5 結(jié)論

本文建立了基于滑模觀測(cè)器的PMSM無傳感器控制模型，對(duì)抖振抑制方法進(jìn)行了研究，SIMULINK仿真結(jié)果表明，本文建立的模型能快速估計(jì)轉(zhuǎn)速和位置信息，并能抑制滑模抖振。

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