基于抗抖振滑模观测器的PMSM无位置传感器控制系统研究

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滑模观测器法作为一种依靠电机基波模型的方法,因其结构简单、鲁棒性强,被广泛应用于中高速段的永磁同步电机无位置传感器控制系统中。但是由于其固有的抖振现象,给观测结果带来额外的高频扰动,会导致整个控制系统无法实现较好的控制性能。因此为了提高基于滑模观测器的无位置传感器控制性能,本文采用一种基于抗抖振滑模观测器的无位置传感器控制算法,提高其在抑制滑模抖振和增强收敛能力方面的作用,并以之作为研究对象分析各项性能。本文基于有效磁链概念建立了凸极永磁同步电机观测器参考模型,结合滑模观测器和归一化的正交锁相环设计了一套无位置传感器的转子位置和转速估算方案。文章通过对比传统滑模观测器和抗抖振观测器两种观测器设计方式的原理,分析新型观测方式对于抑制抖振、增强收敛能力的有效性。以抗抖振滑模观测器为研究对象,通过分析观测器稳定性条件以及各项参数对观测性能的影响,总结出一套性能优化的参数设计方案,可以进一步抑制抖振并提高响应速度和收敛能力。然后,针对基于抗抖振滑模观测器的无位置传感器控制算法,对其各项参数变化进行敏感性分析,通过公式推导参数误差方程总结出参数变化对观测结果的影响规律。为了验证观测器性能和分析结果,本文搭建了基于抗抖振滑模观测器的无位置传感器电机控制仿真实验平台。通过对比传统滑模观测器和抗抖振滑模观测器仿真结果验证观测器方案的有效性;通过选取不同参数进行对比仿真实验,验证观测器稳定性条件和参数对性能的影响;根据电机实际运行中可能遇到的各种工况,模拟系统在不同情况下的稳态性能和动态响应能力。综上,仿真实验验证了该方案的可行性,在抑制高频抖振、提高稳态和动态性能方面具有较好的表现。
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