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永磁同步电机自适应无传感器速度跟踪控制的中期报告
永磁同步电机自适应无传感器速度跟踪控制的中期报告
摘要：本文研究了永磁同步电机自适应无传感器速度跟踪控制的方法。该方法使用基于模型参考自适应控制（MRAC）策略进行速度控制，同时使用扩展卡尔曼滤波（EKF）来估计电机状态。实验结果表明，该方法能够实现良好的速度跟踪性能，并且具有鲁棒性和抗扰性。
关键词：永磁同步电机、自适应控制、无传感器、速度跟踪、扩展卡尔曼滤波
1.研究背景和意义
永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM）由于具有高效率、高功密度、高精度等特点，已经被广泛应用于工业自动化、电动汽车、航空航天等领域。在这些应用中，高精度的速度控制是必不可少的。传统上，PMSM的速度控制通常使用反馈控制方法，该方法需要使用速度传感器进行反馈，但是速度传感器容易故障，并且增加了成本。因此，研究无传感器速度控制方法对于PMSM的应用具有重要意义。
近年来，研究人员提出了很多无传感器速度控制方法，包括模型参考自适应控制（ModelReferenceAdaptiveControl，MRAC）、滑模控制（SlidingModeControl，SMC）、自适应扩展观察器（AdaptiveExtendedObservers，AEO）等。这些方法在研究中获得了良好的控制效果。然而，PMSM具有非线性、时变、参数不确定等问题，这些问题限制了无传感器速度控制的效果。因此，研究如何克服这些问题并提高速度控制效果是本研究的主要目标。
2.研究进展
本研究采用了基于模型参考自适应控制（MRAC）的无传感器速度控制策略，并使用扩展卡尔曼滤波（EKF）来估计电机状态。具体来说，MRAC算法可以根据参考模型输出和实际输出之间的误差来调整控制器参数。EKF算法可以通过测量电机电流和位置来确定状态估计器的输出。这两个算法结合使用可以解决PMSM的非线性、时变和参数不确定性问题，从而提高控制效果。
目前，本研究已经完成了以下工作：
（1）建立了PMSM模型，包括电压方程、磁场方程和机械方程等；
（2）设计了MRAC控制器和EKF状态估计器，并使用MATLAB/Simulink软件进行了仿真；
（3）进行了实验验证，验证了该方法的控制效果。
3.研究计划
未来，本研究将继续进行如下工作：
（1）进行更为详尽的实验验证，比较不同的控制策略的性能表现；
（2）研究如何提高控制器精度和抗干扰性；
（3）应用深度学习算法来进一步提高控制效果；
（4）将该方法应用到电动汽车、航空航天等领域，实现实际应用。
参考文献：
[1]H.Zhang,J.Liang,andC.Wu,“AnImprovedModelReferenceAdaptiveControlMethodforPermanentMagnetSynchronousMotorSensorlessControl,”IEEETransactionsonPowerElectronics,vol.32,no.9,pp.7389-7398,2017.
[2]Y.WuandW.Qiao,“AdaptiveExtendedObserver-BasedSpeedEstimationforPMSMSensorlessControl,”IEEETransactionsonPowerElectronics,vol.30,no.9,pp.4788-4798,2015.
[3]T.Li,M.Xia,andQ.Li,“SlidingModeObserver-BasedSpeedSensorlessControlofPMSMwithCurrentandBackEMFEstimation,”IEEETransactionsonPowerElectronics,vol.31,no.3,pp.2117-2128,2016.