永磁同步电机无速度传感器控制算法研究及优化

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1、UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题巨永磁同步电机无速度传感器控制算法研究及优化学科专业控制理论与控制工程学号201221070338作者姓名+葛毅指导教师郑宏副教授_________独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作

2、的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：111___________曰期：加K年f月f曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：_________导师签名：日期：年f月汀日分类号密级注1UDC学位论文永磁同步电机无速度传

3、感器控制算法研究及优化（题名和副题名）葛毅（作者姓名）指导教师郑宏副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业控制理论与控制工程提交论文日期2015.5.15论文答辩日期2015.5.20学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月日答辩委员会主席陈彦评阅人陈云坪彭晓明注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THERESEARCHANDOPTIMIZATIONOFSENSOR-LESSCONTROLALGORITHMFORPMSMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElect

4、ronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ControlTheoryandControlEngineeringAuthor:YiGeAdvisor:Prof.HongZhengSchool:SchoolofAutomationEngineering摘要摘要在高性能永磁同步电机控制系统中，一般需要在转子轴上安装速度传感器，以确定转子位置，计算转子转速。但速度传感器在实际应用中由于安装、环境、工作时间等因素的影响，可能会出现故障，影响整个控制系统的可靠性，甚至会导致安全事故。为了解决这些问题，就需要研究永磁同

5、步电机无速度传感器控制方案。对此，本文建立了综合性的永磁同步电机无速度传感器控制仿真实验平台，对比研究了多种无速度传感器控制算法，并对对其中的无迹卡尔曼滤波控制算法进行改进，最后利用dSPACE实时仿真平台验证了本文的研究内容，期望所做研究能对实际工程应用起到积极作用，具体研究内容如下所述：（1）分析永磁同步电机的数学模型和矢量控制策略，建立永磁同步电机的矢量控制Simulink仿真模型；（2）以内置式永磁同步电机（IPMSM）为控制对象，研究模型参考自适应法（MRAS）、旋转高频注入法、扩展卡尔曼滤波法（EKF）和无迹卡尔曼滤波法（UK

6、F）四种无速度传感器控制策略，建立相应的控制系统Simulink仿真模型，并比较这几种控制策略的控制效果；（3）针对无迹卡尔曼滤波算法在数值计算过程中存在的滤波发散风险，研究其改进算法——平方根无迹卡尔曼滤波算法，并对其进一步改进，改善其跟踪响应能力，提高算法的稳定性。建立改进后的永磁电机无速度传感器控制Simulink仿真模型，并分析比较其控制效果；（4）利用dSPACE实验平台的半实物仿真功能，模拟实际电机，验证上述各永磁电机无速度传感器控制策略的控制效果并评价。Simulink仿真和dSPACE实验结果表明：改进后的平方根无迹卡尔曼

7、滤波算法对永磁同步电机状态的估计有着较高的精度，能快速响应系统状态的变化和外界扰动，提高了原算法的稳定性。基于该算法的永磁同步电机无速度传感器控制系统具有良好的静、动态性能，并且其实践上的可行性也得到了验证。关键词：IPMSM，无速度传感器控制，MRAS，旋转高频注入法，EKF，UKFIABSTRACTABSTRACTInhigh-performancepermanentmagnetsynchronousmotorcontrolsystem,itgenerallyneedstoinstallmechanicalsensorsonthero

8、torshaft,measuringthespeedandpositionofthemotor.Butduetotheinfluenceofinstallation,environment,w