基于自適應卡爾曼觀測器的永磁同步電機系統(tǒng)速度控制

1、基于自適應卡爾曼觀測器的基于自適應卡爾曼觀測器的永磁同步電機系統(tǒng)速度控制永磁同步電機系統(tǒng)速度控制SpeedcontrolofPermanentMagSynchronousMotwithaSelfAdaptionKalmanObserver學科專業(yè)：控制科學與工程研究生：王錚指導教師：史婷娜教授天津大學電氣與自動化工程學院二零一四年十二月摘要永磁同步電機（PMSM）具有結構簡單、功率因數(shù)高、轉矩電流比大等優(yōu)點，在工業(yè)場所得到了廣泛應用。在

2、永磁同步電機系統(tǒng)矢量控制過程中，轉子位置和轉速信號是必不可少的反饋量，這些信息可以通過光電編碼器、旋轉變壓器及位置速度觀測算法得到。其中，絕對式編碼器能夠直接讀取電機的轉子位置，適合應用于永磁同步電機系統(tǒng)中。此外，在永磁同步電機系統(tǒng)控制過程中，測量轉速作為反饋信號用于跟蹤給定轉速，因此，測量轉速的質(zhì)量必然會影響電機的運行性能。為此，本文主要圍繞測量轉速對電機運行性能的影響以及電機控制相關問題展開了一系列研究。首先本文詳細地分析了絕對式編

3、碼器的測量機理，對傳統(tǒng)測速方法的測速誤差與時間延時進行了分析。其次，從理論角度分析了測速精度和時間延時對電機運行性能的影響。為解決傳統(tǒng)測速方法所存在的測量精度低和延時時間長以及改善傳統(tǒng)卡爾曼觀測器的動態(tài)性能差的問題，本文提出了一種測量噪聲自適應卡爾曼觀測器，該觀測器主要根據(jù)彌補絕對式編碼器的測量誤差和提高算法的動態(tài)跟蹤性的思想所設計的。根據(jù)永磁同步電機數(shù)學模型設定觀測器的參數(shù)值，使得該觀測器可以用于觀測電機轉子位置、轉速與負載轉矩。在電

4、機運行狀態(tài)突變的情況下，本文提出的觀測器實時計算當前的測量噪聲，并對增益矩陣進行更新，以確保算法的準確性與及時性。此外，將卡爾曼觀測器觀測的信號作為永磁同步電機矢量系統(tǒng)中的速度反饋信號和負載補償信號，構建永磁同步電機前饋反饋控制系統(tǒng)，提高了電機系統(tǒng)的抗擾性能和轉速跟蹤性能。本文搭建永磁同步電機系統(tǒng)控制平臺，并在該實驗平臺上進行了自適應卡爾曼觀測器的實驗驗證。實驗結果表明測速方法中的測量精度與時間延時會影響電機的運行性能；本文所設計的自適