基于滑模观测器的PMSM无传感器控制.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2012Vo1．42No．11电气传动2012年第42卷第11期基于滑模观测器的PMSM无传感器控制舒志兵，翟正磊，章杰，张涌松(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京210009)摘要：针对永磁同步电机(PMSM)的无速度传感器控制，提出了一种改进的滑模位置观测器。使用饱和函数减小抖振，并利用自适应低通滤波器简化估计角度的补偿。基于TMS320F2812DSP和PS21564IPM搭建了整个控制系统，经过调试证明系统具有较好的稳定性和工程实用价值。关键词：滑模位置观测器；永磁同步电机；无速度传感

2、器控制；自适应低通滤波器中图分类号；TM341文献标识码：ASensorlessControlofPMSMBasedonSlidingModeObserverSHUZhi—bing，ZHAIZheng—lei，ZHANGJie，ZHANGYong—song(InstituteofAutomationandElectricalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，Jiangsu，China)Abstract：Animprovedslidingmodepos

3、itionobserverwasproposedbasedonsensorlesscontrolofperma—nentmagnetsynchronousmotor(PMSM)．ThesaturationfunctionisusedtOdecreasevibrationandapplyanadaptivelow—passfiltertosimplifytheestimatedanglecompensation．BasedonTMS320F2812DSPandPS21564IPM，theentirecontrolsystemwa

4、sbuilt．Theexperimentresultsprovethatthesystempossessesgoodstabilityandpracticalvalue．Keywords：slidingmodepositionobserver；permanentmagnetsynchronousmotor；sensorlesscontrol；adaptivelow—passfilter1引言2滑模位置观测器在对永磁同步电机(PMSM)进行矢量控制时永磁同步电机在a—p静止坐标系下的定子需要检测转子的位置信息，很多情况下通过与转

5、电压方程为子同轴的光电编码器实现这一要求。但在很多应用场合，光电编码器会增加系统的成本降低系统一耽+L警一∞。sin口的可靠性，因此近年来永磁同步电机的无速度传感器控制成为国内外学者研究的热点。提出了许I一Ri+L訾+婶c。s8多方法，归纳起来主要有：利用定子端电压和电流式中：为静止坐标轴等效磁链；一∞婶sin0直接计算转子位置和速度的方法、观测器法、模型为定子反向电动势的a轴分量记为E—；×参考自适应法、高频注入法和基于观测器法，观测COS为定子反向电动势的p轴分量记为Er。器的实质是重新构造一个人工智能理论的估算方则可以得

6、到i和i的状态方程：法[1-。]。采用新系统，利用原系统中可以直接测量的变量作为新系统的输入，使其输出的状态观fl监一一旦+一—Ea—emfd￡L。LL测值等价于原系统的状态值。而滑模观测器则是利用其本身对参数扰动鲁棒性强的特点，将一般l誓一+等观测器中的控制回路改为滑模变结构形式，这种根据滑模观测器理论，一阶系统的结构为观测器在永磁同步电机的无速度传感器控制领域得到了广泛应用E4-53。之一Z+口()(3)作者简介：舒志兵(1965一)，男，副教授，Emai[：shuzhibing@163．conl-7电气传动2012年第4

7、2卷第11期舒志兵，等：基于滑模观测器的PMSM无传感器控制式中：Z为待观测值；Zo为已知部分；a(￡)为不确自适应低通滤波器的传递函数为定部分。G(j)一(11)JT@)cutoff定义观测误差为e—Z—Z，则针对一阶系统将滑式中：叫为电角速度。模切换函数设计为截止频率处的电角速度cc，。“一∞／K，则相角延迟s—e(4)为常数，即：则对Z构造滑模观测器为arctan()~--arctan(K)cUcutof[Z—Zo+Ksgn(s)(5)然后与式(10)式相加即可得到校正后的电角度值式中：K。为滑模开关增益。了。综上所述，

8、可以得到滑模位置观测器的结构对上式进行稳定性分析，S的导数为如图1所示。．．二5==Z——Z—n()一K。sgn(s)(6)定义李亚普诺夫函数为V一÷5(7)为了满足滑模收敛条件s；≤O则有：1=，=s一n(￡)一K。sgn(s)-]一s口()一K。lsI≤[口()一K。]≤