基于线性超螺旋滑模观测器的永磁同步电机转速估计研究

摘要

为解决传统永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统中，滑模控制方法普遍存在的收敛速度慢、抖振现象严重等问题，本文提出一种基于线性超螺旋滑模观测器(Linear Super-Twisting Sliding Mode Observer, LST-SMO)与新型趋近律速度控制器的无传感器控制策略.首先，在传统超螺旋滑模观测器(Super-Twisting Sliding Mode Observer, ST-SMO)基础上引入线性校正项，设计线性超螺旋滑模观测器；该观测器估计反电动势时输出信号几乎不含高频干扰分量，可直接避免低通滤波器的使用，进而有效提升转子位置与速度的估计精度.其次，设计新型趋近律速度控制器，该控制器能够根据系统状态自动调节滑模增益系数，在显著抑制系统抖振的同时加快动态响应速度.通过构造Lyapunov函数，严格证明了所提控制算法的稳定性.最后，在搭建的实验平台上，以一台750 W永磁同步电机为控制对象开展验证实验.仿真与实验结果表明：线性超螺旋滑模观测器将转子位置估计精度提升48%,转速误差从14 r/min降低至1.4 r/min,充分验证了所提方法的有效性与可行性.

关键词

永磁同步电机 / 线性超螺旋 / 滑模观测器 / 趋近律 / 转速控制