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传统永磁直线同步电机（PMLSM）控制系统依赖于物理位置传感器检测电机位置与速度，增加了系统成本和维护难度，降低了系统可靠性。因此，PMLSM无位置传感器控制技术成为近年的研究热点。本文重点研究了PMLSM无位置传感器控制系统中的核心问题——位置与速度估计问题，并对比分析了PMLSM矢量控制（FOC）系统和直接推力控制（DTFC）系统。 首先，在分析PMLSM机械结构和工作原理的基础上，建立了PMLSM数学模型。在分析FOC和DTFC原理的基础上，设计了PMLSM传统FOC系统和DTFC系统。分析了DTFC系统的推力脉动问题，并提出了一种推力脉动抑制方案。 其次，针对非线性系统估计中常用的扩展Kalman滤波（EKF）算法对模型准确性要求高，稳态后失去对突变状态跟踪能力的问题，引入了带次优渐消因子的扩展Kalman滤波（SFEKF）算法。针对电枢绕组温漂明显，容易影响估计结果的问题，将电枢绕组纳入SFEKF观测范围，改进了SFEKF观测器，提出STAEKF观测器。设计了基于STAEKF观测器的PMLSM无传感FOC系统和无传感DTFC系统，并利用STAEKF观测器估计PMLSM的位置和速度。 最后，在Matlab/Simulink环境中，搭建了上述系统的仿真模型，分析并比较了各系统的性能。建立了PMLSM无传感FOC实验系统，对无传感FOC系统做了实验分析与研究。经仿真和实验分析得出，FOC系统跟踪精度高，调速范围宽，但计算复杂；DTFC系统存在静止误差，推力脉动明显，但动态性能突出，且计算量小，易于实现。STAEKF观测器对PMLSM的位置和速度估计精度较高，鲁棒性较强，对模型失配具有良好的自适应能力，稳态后仍可保持对突变状态的跟踪能力。中低速段，无传感FOC系统估计精度比无传感DTFC系统高；高速段两种无传感控制系统估计精度均较高。但PMLSM无传感FOC系统动态性能较差，不适用于频繁启停，频繁调速的场合。