永磁無刷直流電機UKF轉(zhuǎn)子位置估計及變結(jié)構(gòu)控制.pdf

1、永磁無刷直流電機具有較高的效率和功率密度，因其體積小、重量輕、易維護等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制各個領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的永磁無刷直流電機是通過轉(zhuǎn)子位置傳感器得到確切的轉(zhuǎn)子位置信號來實現(xiàn)換相和調(diào)速的。但是，位置傳感器對電機成本、體積、可靠性等方面都帶來了不利影響。因此，永磁無刷直流電機的無位置傳感器控制具有很大的實際意義，成為該領(lǐng)域的研究熱點之一。同時，電機自身參數(shù)及負載擾動會影響它的控制性能，控制器的優(yōu)劣也限制著電機的控制精度。

2、 針對上述問題，本文研究了基于Unscented卡爾曼濾波(UKF)的永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計方法，并利用卡爾曼濾波器改進了基于趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電機速度控制系統(tǒng)。 首先，本文介紹了永磁無刷直流電機的基本原理和控制方法，并且對比了無位置傳感器控制中常用的位置檢測方法，提出了一種基于UKF的電機狀態(tài)估計方法。通過電機的數(shù)學模型建立其非線性狀態(tài)方程，將UKF應(yīng)用于電機轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的估計中，去除了建模誤

3、差、量測誤差、外界干擾和負載變化對電機參數(shù)估計的影響，并分析了電機參數(shù)統(tǒng)計特性的變化對估計結(jié)果的影響。 其次，本文介紹了滑模變結(jié)構(gòu)控制器的基本設(shè)計方法，分析了抖振的產(chǎn)生，采用趨近律設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)控制器，并且針對噪聲干擾，使用卡爾曼濾波對控制器進行了改進。仿真結(jié)果表明，該方法不但能夠突出反映滑模變結(jié)構(gòu)控制對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)和外部擾動的魯棒性，而且濾波器可以有效地削弱控制器抖振，增加控制系統(tǒng)的精度。 最后，本文介紹了永磁無刷直