基于无迹卡尔曼算法的永磁同步电机矢量控制的无传感器技术

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1、基于无迹卡尔曼算法的永磁同步电机矢量控制的无传感器技术摘要：永磁同步电机在现实生产生活中有着广泛的应用，对永磁同步电机矢量控制系统的研究成为现今研究的热点。本文提出一种新颖的算法应用在永磁同步电机的矢量控制系统中，以实现该控制系统良好的控制性能。该方法是在无传感器技术的基础之上提出的，本方法的中心思想是以无迹卡尔曼滤波算法为基础设计出一种基于无迹卡尔曼(UKF)的在线估计方法，以该程序算法取代实际生产生活过程中利用传感器检测电机输出信号的方法，以迗到对电机运行状态的在线估计。仿真结果表明该算法相比传统的矢量控制系统具有超调量较小，控制系统性能较好，鲁

2、棒性较好等特点。Abstract：Thepermanentmagnetsynchronousmotorhasbeenwidelyusedinrealproductionandliving.Theresearchonvectorcontrolsystemofthepermanentmagnetsynchronousmotorhasbecomeahotresearchtoday.Inthispaper，anovelalgorithmisproposedforthevectorcontrolsystemofpermanentmagnetsynchronou

3、smotortoachievegoodcontrolperformanceofthecontrolsystem.Themethodproposedisonthebasicofnon-sensortechnology.ThemainideaofthismethodisdesigninganonlineestimationmethodbasedonunscentedKalmanfilter(UKF)algorithm.Thisprogramalgorithmreplacesthemethodofdetectingthemotoroutputsignalb

4、ytheuseofthesensorintheactualprocessoflivingandproductiontoachieveonlineestimationofthemotorrunningstate.Thesimulationresultsshowthatcomparedwiththetraditionalvectorcontrolsystem,thealgorithmhassmallervershoot,bettercontrolperformanceandbetterrobustness.关键词：矢量控制；无迹卡尔曼滤波；无传感器技术K

5、eywords:vectorcontrol；unscentedKalmanfilter；no-sensortechnology分类号：TP181文献标识码：A文章编号：1006-4311(2016)04-0111-040引言永磁同步电机的数学模型具有非线性，强耦合，多变量等特点，要实现对永磁同步电机的控制常用到的控制策略有恒压恒频，直接转矩和矢量控制三大控制策略。但是相比其它两大控制策略，矢量控制系统具有可以实现电流励磁分量和转矩分量的解耦，而且转矩和磁链的变化平稳，使得电流闭环可以有效地限制起、制动电流［1］等优点，从而使得矢量控制的应用十分广泛。

6、众所周知，对直流电机的控制相比交流电机是很容易的，矢量控制系统的核心思想就是通过坐标变换，把永磁同步电机的交流电转变成直流电，从而实现对永磁同步电机的励磁电流和转矩电流分别进行控制，这样就可以实现以直流电机的思想实现对交流电机的控制。但是传统的永磁同步电机矢量控制系统需要利用机械传感器来检测电机实际生产生活过程中的输出信号。在控制系统中因为机械传感器的存在是的控制系统的体积增大，成本增加，而且机械传感器与电机的同轴度严重影响着检测信号的精度，最重要的是环境对机械传感的影响也很严重，在这种情况下无传感器技术应运而生。所谓的无传感器技术就是通过检测电机绕

7、组中的电压，电流，磁链等信号，采用一定的估计方法计算转子的位置和速度信号，然后通过坐标变换和反馈环节把检测到的信号反馈到速度环，而后通过脉宽调制法产生系统所需要的控制信号，以迗到驱动功率器件的要求，实现对电机良好的控制性能［2-4］。本文就是通过无传感器技术设计出一种在线估计永磁同步电机实际转速和位置信号的算法。该方法具有更高的计算精度，可以避免粒子的衰退问题从而迗到很好的滤波精度，可处理非加性噪声及离散系统，扩宽了应用范围等优点。1永磁同步电机矢量控制系统永磁同步电机矢量控制系统的核心就是坐标变换。通过坐标变化可以把永磁同步电机矢量控制系统中输出的

8、三相旋转坐标系下的电流信号转变两相静止坐标系下的电流信号，可以很好的实现对励磁电流和转矩电流分别控制的目的。