4.5  改进的滑模观测器 26

4.6  滑模观测器法的仿真结果与分析 30

4.7  本章小结 35

结  论 36

致  谢 37

参考文献 38

1 绪论

1.1 课题研究背景

由于永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor 缩写为PMSM)具有体积小、效率高、可靠性好以及对环境的适应性强等特点，使得永磁同步电动机驱动逐渐取代传统的直流驱动方式，在各种高性能驱动系统中得到了广泛的应用。 

永磁同步电动机的驱动需要机械传感器来检测电机的速度和转子的磁极位置。这些机械传感器包括光电编码器、磁编码器、旋转变压器以及仅能检测速度信号的测速发电机等。机械传感器的存在增加了控制系统的复杂性和成本，降低了系统的可靠性，同时也限制了永磁同步电动机在一些特殊场合的应用。为了克服使用机械传感器给系统带来的缺陷，研究开发一种可靠的、低成本的无需机械传感器的控制方法，便成了电机控制技术领域中的一个研究热点。这种控制方法称为无传感器控制技术。 

无传感器控制技术是指在交流电机控制系统中，去掉位置和速度传感器，通过各种不同的估计方法而得到转子速度和位置的技术。具体地说，是利用电机绕组中的相关变量，如定子电流、定子电压等，来估算出转子的位置和速度，取代机械传感器，从而实现电机控制[1]。在过去的十多年里，无传感器控制技术引起了学术界和工业界的极大关注和兴趣。无需置疑，在电机驱动系统中去除机械传感器，不但降低了系统的成本，而且增加了系统的可靠性。在高性能的感应电机矢量控制系统中，转速闭环是必不可少的。然而由于速度传感器在安装、维护、成本等方面影响了感应电机调速系统的简便性、廉价性及可靠性，人们提出了感应电机无速度传感器的转速闭环控制系统这一设计要求。其核心问题是对转子的转速进行估计，控制系统性能的好坏取决于转速辨识的精度和转速辨识的范围。 

在永磁同步电动机矢量控制系统中，转子的位置信号用于控制电机的电枢电流的相位，以实现转子磁场方向与电枢电流矢量在空间上的正交，在其它条件一定时，此时所产生的电磁转矩最大。因此，准确地检测转子的磁极位置是进行永磁同步电动机的矢量控制所必需的[2]。

1.2 课题研究现状

1.2.1永磁同步电机发展概况

1.2.2 永磁同步电机的特点与优点

1.3 课题研究意义

永磁同步电动机的运动控制需要精确的转子磁极位置信号去实现磁场定向。在传统的检测电机转速和磁极位置的方法中，多数采用光电编码器或者旋转变压器等机械传感器。这些机械传感器在实际应用中，存在以下问题[8] [9]论文网

(1)高精度、高响应的速度和位置传感器的价格昂贵，对于一些小容量、低成本的设备来说，显著增加了系统的成本( 包括传感器和电子线路) 。

(2)机械传感器安装困难，存在同心度问题，安装不当将影响测量精度，只有在特殊加工的电机中，该问题才能得到满意的解决。而在一般电机中，由于安装存在的问题，使速度和位置传感器可能成为系统的故障源，降低了系统的可靠性。

(3)机械传感器的使用增加了电机和控制系统之间的控制连线和接口电路，使系统易受干扰，降低了可靠性。