感应电机具有结构简单、可靠性高、成本低等优点,因此在工业领域中得到了广泛的应用。工业中通常采用速度传感器来测量电机的转速,并用于速度闭环控制。然而,这不但增加了系统成本和体积,降低了系统可靠性,而且不适用于特殊无法加装编码器的应用场合。相比而言,无速度传感器控制系统摒弃了价格昂贵且易损的转速传感器,增强了系统可靠性,是感应电机应用的新方向。在高精度应用场合,控制系统对感应电机转速观测的准确度要求越来越高。但是传统无速度传感器感应电机控制技术在极低速工况下存在不稳定区域,无法保证电机长时间带载稳定运行,且动态性能也通常被忽略。因此,无速度传感器感应电机的极低速控制技术仍具有极大的挑战性。为此,本文的主要研究内容如下:首先,基于感应电机在三相静止轴系下的数学模型,根据坐标变换理论推导出两相同步轴系下的数学模型,并建立了按转子磁链定向的无速度传感器感应电机矢量控制系统。根据已推导出的感应电机状态方程,设计了全阶观测器,并基于李雅普诺夫稳定性原理,推导出全阶观测器的转速自适应律。在此基础上,对现有四种全阶观测器反馈矩阵设计方法进行分析。分析表明前三种反馈矩阵设计方法无法保证全阶观测器在全速范围内的稳定性,而第四种方法虽然可以通过基于转速估计稳定性配置的原则保证全阶观测器的转速估计稳定性,但是忽略了全阶观测器本身的动态性能。其次,针对现有反馈矩阵设计方法仅基于稳定性而忽略了系统动态性的问题,提出了一种新型全阶观测器误差反馈矩阵设计方法。在现有基于转速估计稳定性设计的理论基础上,设计了一种具有可变系数的反馈矩阵,使观测器的零极点都具有负实部。在此基础上,通过零点图分析以及伯德图分析限制可变系数的取值范围,使其能够同时保证全阶观测器的稳定性与动态性。随后,对该方法的电机参数鲁棒性进行了分析。最后通过实验结果证明该方法可以改善无速度传感器感应电机在低速发电区域的不稳定问题以及动态性能问题。最后,提出了一种基于辅助变量的全阶观测器转速估计稳定性提升策略,该方法无需复杂的反馈矩阵设计,且保证了系统在全速范围内的稳定性。通过定义辅助变量,对感应电机及全阶观测器的数学模型进行重构,得到扩展自适应观测器并推导出转速自适应律,并通过零极点图对该观测器的稳定性进行了分析。随后,针对该转速自适应律由于忽略辅助变量误差项而导致的估计转速误差问题,对转速自适应律进行了优化设计。最后实验结果证明,相比于传统全阶观测器设计方法,所提出的辅助变量转速估计方法能够在不进行反馈矩阵设计的前提下有效提升系统的稳定性。