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基于无速度传感器的永磁同步电机滑模自抗扰控制
基于无速度传感器的永磁同步电机滑模自抗扰控制
摘要：永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）在众多工业应用中具有广泛的应用前景。然而，传统的控制方法中通常需要使用速度传感器来获取电机运行状态，增加了系统的复杂性和成本。为此，本文针对永磁同步电机的无速度传感器控制问题，提出了一种基于滑模自抗扰控制的方法。该方法能够实时估计电机速度，并根据估计值实现速度闭环控制，同时通过滑模扰动观测器抑制外部扰动对系统的影响，提高了控制精度和鲁棒性。仿真结果表明，该方法能够有效控制永磁同步电机的转速，提高系统性能。
关键词：永磁同步电机；无速度传感器；滑模控制；自抗扰控制
1.引言
永磁同步电机具有高效、高转矩密度、高功率因数和优良的低负载传动特性，广泛应用于工业和交通领域。目前，众多的永磁同步电机控制方法中，传统控制方法一般需要使用速度传感器来获取电机的运行状态，然而，速度传感器容易受到噪声干扰和机械故障的影响，增加了系统的复杂性和成本。因此，开发一种无速度传感器的永磁同步电机控制方法，在降低系统成本的同时，提高系统的控制精度和鲁棒性，具有重要的实际意义。
2.滑模自抗扰控制原理
滑模控制是一种基于状态反馈调节法的非线性控制方法，具有优良的控制性能，常用于永磁同步电机的控制。而自抗扰控制是一种通过估计扰动状态实时补偿和抑制扰动对系统影响的方法，能够提高系统的抗干扰能力。滑模自抗扰控制综合了滑模控制和自抗扰控制的优点，适用于永磁同步电机无速度传感器控制问题。
3.无速度传感器的电机模型
对于永磁同步电机而言，可以通过测量电机相电流和电机电压得到系统的输入和输出信号，从而建立电机的数学模型。在本文中，使用dq坐标系来描述永磁同步电机的状态方程，忽略了电阻和电感的影响。同时，通过旋转坐标变换和模型线性化处理，得到了无速度传感器的永磁同步电机模型。基于该模型，可以设计合适的控制策略。
4.滑模自抗扰控制设计
本文提出的滑模自抗扰控制包括两个关键模块：速度估计和滑模扰动观测器。首先，通过估计器，利用电机的输出信号和反馈控制器的输出信号，可以估计电机的转子速度。然后，根据估计值实现速度闭环控制，通过速度误差产生的滑模面实现控制目标。同时，滑模扰动观测器能够实时估计外部扰动对系统的影响，并通过补偿信号抑制外部扰动的影响，提高系统的鲁棒性和控制精度。
5.仿真结果分析
在Matlab/Simulink环境下，通过对永磁同步电机进行仿真，验证了所提出方法的控制性能。通过与传统的速度闭环控制方法进行对比，结果表明，所提出的滑模自抗扰控制方法能够有效控制永磁同步电机的转速，并且具有更好的鲁棒性和控制精度。
6.结论
本文提出了一种基于滑模自抗扰控制的无速度传感器永磁同步电机控制方法，通过估计电机速度和抑制外部扰动的影响，实现了系统的速度闭环控制。仿真结果表明，所提出的方法具有较好的控制精度和鲁棒性，能够满足永磁同步电机控制的要求。
参考文献：
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