基于UKF的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器控制方法的研究.pdf

1、永磁同步電動(dòng)機(jī)具有功率密度高、運(yùn)行效率高和無(wú)需勵(lì)磁電流等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流調(diào)速系統(tǒng)中，但高性能的伺服控制系統(tǒng)需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信息去實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置定向。在傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，通常采用光電編碼器等來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置和速度。然而這些機(jī)械式傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性，限制了永磁同步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍。因此，取消這些檢測(cè)裝置已經(jīng)成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。
　　 目前，各國(guó)學(xué)者已經(jīng)提出了多種轉(zhuǎn)子位置自檢測(cè)的方法，但大

2、多存在對(duì)電機(jī)參數(shù)變化敏感、魯棒性差、低速時(shí)檢測(cè)精度低等問(wèn)題。因此需要深入研究包括大范圍高精度的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法。本文基于非線性估計(jì)理論的基本原理，研究了運(yùn)用無(wú)色卡爾曼濾波算法（Uncented Kalman Filter, UKF）的思想來(lái)設(shè)計(jì)PMSM的速度和位置估計(jì)器，從而實(shí)現(xiàn)PMSM的無(wú)傳感器的控制。本文主要做了如下研究工作：
　　 首先，基于PMSM的數(shù)學(xué)模型，建立了電機(jī)的矢量控制仿真模型；其次，研究了非線性估計(jì)方法的最新

3、進(jìn)展，深入分析了無(wú)色卡爾曼濾波算法的穩(wěn)定性和精確性，理論證明了UKF方法是一種優(yōu)于擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter, EKF)，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制的非線性自回歸最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)方法；此外，應(yīng)用無(wú)色卡爾曼濾波方法設(shè)計(jì)了PMSM的速度和位置估計(jì)器，通過(guò)無(wú)色卡爾曼濾波器估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角等反饋狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)了PMSM的無(wú)速度傳感器矢量控制。并且，運(yùn)用Matlab/Simulink對(duì)PMSM無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證