基于UKF的PMSM无机械传感器交流伺服系统

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交流永磁同步电机(PMSM)相比于其他电机具有高效率、小损耗、方便控制等优势,被广泛地应用于电气传动领域,随着微机技术和电力电子等技术的发展,更好地实现高性能电机控制策略,为数字化交流伺服系统提供了更好的技术支持,伺服控制对象选择PMSM已成为当前交流伺服系统的发展趋势。  针对交流永磁同步电机有机械传感器伺服系统结构复杂、应用场合有限、系统成本高等缺点,本文对无机械传感器交流伺服系统控制进行了研究。首先,介绍了永磁同步电机的结构,分析了交流永磁同步电机的数学模型,然后介绍了电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM),对SVPWM进行了原理分析。其次,本文主要研究了Unscented卡尔曼滤波算法(UKF),其核心是UT变换,分析了UT变换的原理,对UT变换的采样策略进行了研究,通过对比对称采样和两种单形采样基本采样策略,选择对称采样策略,为了保证输出变量的半正定性,对对称采样策略进行了比例修正。在此基础上,结合PMSM数学模型,将UKF滤波算法引入无机械传感器交流伺服系统,实现对电机转速和转子位置的无偏估计,为无机械传感器交流伺服系统提供了更佳的解决方案。  在Matlab的Simulink仿真环境,搭建交流永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,逐步验证其正确性后,建立完整的基于Unscented卡尔曼滤波永磁同步电机交流伺服系统仿真模型,以验证Unscented卡尔曼滤波方案实现无机械传感器系统的有效性与合理性。由仿真结果知,系统具有良好的动态和静态性能。
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