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永磁同步电机以其结构简单、体积小、重量轻、效率高、运行可靠等优良特性,在交流调速系统中占有越来越重要的地位。但是以往的永磁同步电机调速系统过于依赖数学模型和机械传感器,导致成本增加,可靠性不强,适用性差。本文以无位置传感器永磁同步电机系统为对象,将非线性控制策略与速度位置估算技术相结合,开展研究工作。 对永磁同步电机无位置传感技术和先进控制策略的国内外研究现状进行总结;描述了永磁同步电机在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程;基于电磁学原理和转矩方程分析了永磁同步电机id=0控制法的有效性,得出了矢量控制系统结构框图。 由于模型参考自适应算法只需要检测定子电流和直流母线电压,具有模型简单可靠的优点,因此在无位置传感器电机控制系统中可以方便地用于估算转子速度和转子位置。采用非线性控制理论中的自抗扰控制技术和无源控制技术设计了三种控制器: 1.基于自抗扰控制技术设计了二阶自抗扰控制器用于速度调节,实验结果表明,与PI调节器相比,自抗扰控制器具有响应速度快、系统稳定性好、抗干扰能力强的优点; 2.基于端口受控耗散哈密顿模型,以IDA-PBC分配方式设计无源控制器,通过仿真实验表明,与PI调节器相比,模型简单,参数调节少,响应速度快; 3.在无位置传感器矢量控制双闭环调速系统中,电流调节采用无源控制技术,转速调节采用自抗扰控制技术,实验结果表明,系统的抗干扰能力得到明显增强,充分发挥了两种控制器的优势。 最后在eMCP运动控制系统实验平台上进行永磁同步电机矢量控制实验,实验结果显示软件程序编写的有效性。