為了制造出更加節(jié)能高效、調(diào)控性能良好的空調(diào)、水泵等變頻電器，設(shè)計(jì)者不斷的提 高電機(jī)控制技術(shù)。永磁同步電機(jī)( permanent magnet synchronous motor, PMSM)具有體積 小、效率高、控制精度高、調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)，已成為變頻控制領(lǐng)域的主流電機(jī)之一。為 了實(shí)現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)速控制，PMSM 控制系統(tǒng)一般安裝有機(jī)械式速度/位置傳感器。但是機(jī)械式 速度/位置傳感器的使用不僅增加了系統(tǒng)的成本，也使得 PMSM 體積變大。同時(shí)，復(fù)雜、惡 劣的工作環(huán)境大大降低了速度/位置傳感器的可靠性。因此，為了降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng) 的可靠性等的要求，無(wú)速度/位置傳感器(一般簡(jiǎn)稱無(wú)傳感器, sensorless)控制技術(shù)成為了 當(dāng)前的技術(shù)熱點(diǎn)。 基于無(wú)傳感器技術(shù)的永磁同步電機(jī) PMSM 矢量控制調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)、體積 小、成本低，能應(yīng)用于一些特殊場(chǎng)合，因此成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。無(wú)傳感器控制的 核心是轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計(jì)，估計(jì)的精度和穩(wěn)定性決定了系統(tǒng)控制性能的優(yōu)劣。
基于滑模 觀測(cè)器(slide mode observer, SMO)的位置估計(jì)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，從而得到了廣 泛的應(yīng)用。 1986 年召開的第 25 屆決策和控制會(huì)議上，麻省理工學(xué)院的 J.J.Slotine 教授提出使用 SMO 實(shí)現(xiàn)非線性估計(jì)問(wèn)題，奠定了滑模觀測(cè)器應(yīng)用與轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的基礎(chǔ)。SMO 是利用滑模 變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)對(duì)參數(shù)擾動(dòng)魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)，將狀態(tài)觀測(cè)器中的控制回路用滑模變結(jié)構(gòu)代 替，從而達(dá)到良好的估計(jì)效果?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)是為控制系統(tǒng)預(yù)先在狀態(tài)控制上設(shè)計(jì)一個(gè)特殊 的開關(guān)面，在系統(tǒng)變量從起始點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到開關(guān)面之前，系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)維持一種形式；當(dāng)系 統(tǒng)變量達(dá)到開關(guān)面之后，開始自適應(yīng)的調(diào)整率控制，最終使系統(tǒng)狀態(tài)沿著開關(guān)面一直滑動(dòng) 到平衡點(diǎn)，此時(shí)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)又維持另一種形式?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)對(duì)參數(shù)變化及擾動(dòng)有良好 的魯棒性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快，因此在 PMSM 位置估計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。
本文基于滑模觀測(cè)器在無(wú)位置傳感器電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用展開討論，并給出無(wú)傳感 器系統(tǒng)相應(yīng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)。