基于滑模观测器的高速永磁同步电机无传感器技术研究

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1、硕士学位论文↑（基于滑模观测器的高速永磁同步电机无传感器技术研究（RESEARCHONSENSORLESSCONTROLOFHIGHSPEEDPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORBASEDONSLIDINGMODEOBSERVER↑（莫远秋↑（哈尔滨工业大学←（楷体小2号字加粗）2015年7月←（年、月用阿拉伯数字，国内图书分类号：TM351学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开↑（宋体小4号字）（宋体小4号字）工学硕士学位论文↑（基于滑模观测器的高速永磁同步电机无传感器技术研究↑（硕士研究生：莫远秋导师

2、：李立毅教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineering↑（RESEARCHONSENSORLESSCONTROLOFHIGHSPEEDPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORBASEDONSLIDINGMODEOBSERVER↑（Candidate：MoYuanqiuSupervisor：Prof.LiLiy

3、iAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高速永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM)作为高

4、速电主轴的核心部件，具有动态响应好、功率密度大和工作效率高等特点，近年来逐渐受到人们的关注。高速永磁同步电机的控制性能决定了高速数控机床的工作效率，因此对高速永磁同步电机驱动控制系统展开研究具有较高的应用价值。由于高速永磁同步电机本体结构的限制，不适宜安装机械传感器，因此，高速永磁同步电机无传感器控制一直是学者们研究的热点。滑模观测器作为滑模变结构控制在无传感器控制领域的一个应用，具有鲁棒性强和估算精度高的优点，但在实际工程应用中，其固有的抖振现象会极大地影响控制效率。本文以传统滑模观测器为基础，通过对滑模变结构控制理论和状态线性反馈控制理论的分析

5、，以抑制传统滑模观测器抖振问题、改善无传感器控制精度、提高高速PMSM调速范围和增强高速PMSM控制系统鲁棒性为目标，针对高速永磁同步电机无传感器控制展开了研究。首先，通过对永磁同步电机数学模型和滑模变结构控制理论的分析，建立了基于永磁同步电机的滑模观测器数学模型，并结合电机数字控制系统分析了其抖振的原因。其次，从滑模观测器的开关函数、滑模增益系数和开关信号处理方式三个方面对传统滑模观测器做出改进，提出了新型滑模观测器结构，理论分析了其具有低抖振、高观测精度的特点，并通过MATLAB软件进行了仿真验证。再次，从经典控制理论角度分析了新型滑模观测器鲁

6、棒性不足的缺点，并设计了转矩前馈控制与定子电阻自适应滑模观测器以增强新型滑模观测器的鲁棒性。最后，搭建了高速永磁同步电机实验平台，设计了基于型号为TMS320F28335的DSP芯片的硬件系统和软件系统，通过实验验证了新型滑模观测器和转矩前馈控制的有效性。关键词：滑模观测器；抖振；无传感器控制；鲁棒性；宽调速-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsthecorepartofhigh-speedmotorizedspindle,high-speedpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)issuper

7、ioratdynamicresponse,productivityandpowerdensity,anditisreceivingpublicconcernincreasingly.Thecontrolperformanceofhigh-speedpermanentmagnetsynchronousmotordeterminestheworkefficiencyofhigh-speedmotorizedspindle,soresearchingonthecontrolanddrivesystemofhigh-speedPMSMhasahighapp

8、licationvalue.Duetotherestrictionofthestructureofhigh-speedPM