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PMSM无传感器控制的新型滑模观测器设计∗

高仁璟;李希伟

【摘要】据永磁同步电机的数学模型及滑模变结构控制理论，设计了新的滑模观

测器用于估算电机的转子位置和速度，实现永磁同步电机无传感器控制。在传统滑

模观测器基础上进行了三次改进，采用饱和函数代替开关函数，将饱和函数进行反

正切函数优化，并引入截止频率可变的低通滤波器。设计了一种应用滑模变结构理

论与常规PID控制的混合控制方法，削弱了抖振问题，提高了转子位置和速度估

算精度，实现了永磁同步电机的精确控制。仿真结果验证了其可行性和有效

性。%Accordingtothemathematicalmodelofpermanentmagnet

synchronousmotor(PMSM)andthevariablestructurecontroltheoryof

thesliding-modecontroller,anovelsliding-modecontrollerwasdesigned

toestimatethepositionandspeedoftherotor,realizingsensor-less

controlofPMSM.Thecontrollerisimprovedthreetimesofthreebasedon

thetraditionalsliding-modecontroller;namelythesaturationfunctionis

adoptedtoreplacethesignfunction,thenthesaturationfunctionis

replacedbythearctangentfunctionwherethelowpassfilterusesvariable

frequencyasfeedbacktothecontroller.Ahybridcontrollerwasproposed,

whichusedthecompoundslidingmodevariablestructuretheoryandthe

traditionalPIDcontrolalgorithm,realizingaccuratecontrolofthePMSM.

Theestimationofthepositionandspeedoftherotorwasimproved

greatlybyeffectivelyreducingthechatteringproblem.Thesimulation

resultsshowedthefeasibilityandeffectivenessoftheproposedmethod.

【期刊名称】《电机与控制应用》

【年(卷),期】2014(000)011

【总页数】7页(P7-13)

【关键词】无传感器;滑模观测器;永磁同步电机;反正切函数;矢量控制;PID控制

【作者】高仁璟;李希伟

【作者单位】大连理工大学汽车工程学院，辽宁大连116023;大连理工大学汽车

工程学院，辽宁大连116023

【正文语种】中文

【中图分类】TM351

0引言

永磁同步电机(PermanentMagnetSynchro-nousMotor,PMSM)具有体积小、

效率高、可靠性高以及对环境适应性强等特点，在高性能驱动系统中应用越来越广。

高性能的PMSM驱动系统通常采用矢量控制或者直接转矩控制等驱动控制策略。

这些控制策略需要对电机转子的位置和速度进行检测，需在PMSM的非负荷端安

装位置传感器。这样不仅增加了电机整个控制系统的体积和成本，而且由于位置传

感器自身的原因，会对电机控制系统的稳定性产生影响。此外，由于机械式传感器

的使用，增加了电机和控制系统间的连线和接口电路，使系统易受干扰，降低了系

统的可靠性。在恶劣的工作环境中，由于温度、湿度、振动以及化学物质等影响，

传感器的连接器、电缆等易受干扰，使其性能不稳定，降低了检测精度，从而限制

了PMSM的应用场合。因此，基于无位置传感器的PMSM的研究成为当今的研

究热点。

近年，国内外许