MATLAB永磁同步电机无传感器矢量控制算法仿真(3)

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(4)在恶劣环境中，由于温度、湿度、振动以及化学物质等的影响，使传感器的连接器、线缆及传感器的组成器件等受到干扰，传感器的性能不稳定，破坏了传感器的精确度。因此，使得这些控制系统不能广泛适用于各种恶劣的环境。

(5)所有的机械传感器对电机的驱动轴都会产生一定程度的静态和动态摩擦，同时增加了电机转子轴上的转动惯量，加大了电机的轴向空间尺寸和体积。尽管机械传感器在实际应用中，存在着以上问题，但在实际系统中，电机的速度和转子的磁极位置信息又是必需的，这就需要在摒弃机械传感器的同时另辟蹊径解决。以上这些由于安装机械传感器所产生的问题，可以通过无位置传感器控制得以消除或削弱。因此，去除机械传感器，提高系统的可靠性并降低系统成本，同时又必须获得速度和磁极位置信号的这种无传感器控制方法，便成为电机控制研究领域的一个研究热点。

目前，无传感器控制技术己经成为交流传动研究领域的一个重要方向，是永磁同步电动机控制技术中较为活跃的一个研究领域。

无传感器控制技术的研究在高速电机、微型电机、航空航天、水下机器人、家用电器等一些特殊场合具有重要的意义。例如，无传感器技术可应用在机器人研究领域中，由于每台机器人中都包括多台电机，如果每台电机都去除位置传感器，那么，节约的成本将是十分可观的。成本降低，自然会使机器人能够更多地应用于一般的场合。

同时，无传感器控制技术也可以提高机器人的可靠性。采用机械传感器永磁同步电动机无位置传感器控制的系统在一些特殊的场合里不能可靠地工作，比如，在航天、水下以及在过热、振动等恶劣环境中，无传感器控制技术在这些场合将会比传统的具有机械传感器的系统具有更大的优势。

本课题所研究的问题是永磁同步电动机无位置传感器控制的理论及实现方法，对提高永磁同步电动机无位置传感器控制系统的性能具有重要的理论意义和应用价值。

1.4本文主要内容和章节结构

本课题研究的是永磁同步电机无速度传感器矢量控制调速系统。本系统中，在永磁同步电机矢量控制的前提下采用无速度传感器算法，并进行了仿真和实验验证。在永磁同步电机的数学模型和矢量控制原理的基础上，利用MATLAB/SIMU- LINK对电机的直接计算法和滑模观测器法两种速度辨识方案进行了建模仿真，并分析两种方案的优缺点。

围绕上述的研究内容，全文共分为四章，安排如下：文献综述

第一章阐述了本论文的研究背景和意义，介绍了永磁同步电机的概念和特点。详细介绍了永磁同步电机的研究现状以及无传感器的优点和应用，最后对于本文的主要研究内容以及结构安排做了介绍。

第二章介绍了矢量控制的基本原理和数学模型。通过Clarke变换和Park变换来使交流电动机等效于直流电动机，以此模仿直流电动机的控制策略来控制异步电动机。

第三章首先介绍了直接计算法的原理，并建立基于直接计算法的无传感器矢量控制系统框图和仿真模型，通过对仿真结果的分析来评价该方法的性能。

第四章首先介绍了滑模观测器的原理与模型参数，并建立了基于滑模观测器的无传感器矢量的系统框图与控制模型。在此基础上，还研究了一种改进的滑模观测器，并对基于两种不同滑模观测器的模型进行仿真，比较其优劣。

2永磁同步电机的矢量控制技术

2.1 矢量控制的基本原理

1971 年，德国Blaschke 等人首先提出了交流电动机的矢量变换控制（Transvector control）理论，从理论上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题。其基本思想是在普通的三相交流电动机上模拟直流电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，并使两个分量互相垂直，彼此独立，然后分别进行调节。这样交流电动机的转矩控制，从原理和特性上就和直流电动机相似了。因此矢量控制的关键仍为对电流矢量的幅值和空间位置（频率和相位）的控制。