基于准滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制技术研究

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1、分类号UDC密级编号十．初大学CENTRALSOUTHUNIVERSITY硕士学位论文论文题目基于准滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制技术研究学科、专业电气工程研究生姓名导师姓名及专业技术职务焦晓雷黄挚雄教授2012年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了

2、明确的说明。作者签名：选盟日期：2啦年—!月盟目学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信启，研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。雠名：必纽翮豳目{f目=业年且m摘要无刷直流电机具有高效节能、动态响应快、无换相火花及较好的机械特性等优点，己被广泛应

3、用于众多行业。传统的无刷直流电机是通过转子位置传感器得到确切的转子位置信号实现电机的换相和调速的。但位置传感器的存在，使得无刷直流电机在航空航天、汽车等应用场合受到了很大的限制，甚至在某些场合无法使用。因此，无刷直流电机的无位置传感器转子位置检测方法成为近年来的研究热点。滑模变结构控制具有对参数摄动的完全自适应等优点，可以用它来实现对电机速度、位置的控制。滑模观测器不仅能得到不确定对象的状态，还能获得对象模型中内外干扰的实时控制量。但传统滑模观测器控制存在抖振大、精度不高等问题，因此限制了该方法在高性能驱动场合的应

4、用。针对上述问题，本文设计了一种基于新型准滑模变结构观测器的无刷直流电机无位置传感器控制系统。本文首先介绍了无刷直流电机的基本原理和控制方法，阐述了无位置传感器控制中常用的转子位置检测方法，然后根据无刷直流电机的数学模型和滑模变结构理论，引入了一种新型准滑模观测器进行转子位置估计。该观测器以实测电流和观测电流之间的误差作为滑模面再根据反电势与转速的数学关系估算出转子位置和转速。切换函数采用饱和函数替代开关函数，通过选择合适的边界层厚度，有效的削弱了抖振；并以滑模观测器得到的转速作为反馈进行闭环控制，使实际转速响应得

5、到良好的效果。在此基础上设计了基于新型准滑模观测器的无刷直流电机的无位置传感器控制系统，仿真结果表明，本文设计的控制系统不仅能够得到准确的转子位置和角速度，提高了转子位置估算的精度，而且能有效的抑制传统滑模控制的抖振，使系统具有较强的鲁棒性。最后，以微芯公司的dsPIC30F6010单片机为核心，设计了无刷直流电机无位置传感器控制的硬件和软件系统，实现了无刷直流电机的启动、电流电压采样、转速调节和位置检测等功能。关键词无位置传感器，无刷直流电机，滑模观测器，滑模抖振dsPIC30F6010ABSTRACTBrush

6、lessDCmotors(BLDCMlarewidelyusedineverywalkoflifein、iewofitsexcellentqualitiessuchashighoperatingefficiency，nosparkduringcommutating，andgoodmechanicalpropertiesTraditionalBLDCMcailgettheexactrotorpositionsignaltorealizecmnmutationandvelocitymodulationthroughme

7、chanicalpositionsensor．However,themechanicalpositionsensorsmayrestrictBLDCM’sapplicationinsomeareas，suchasaerospace，automobile，andevencannotbeusedinsomecaseswiththepositionsensor．SosensorlesscontrolforBLDCMbecomesahotacademicresearchinrecentyearsSlidingmodevar

8、iablestructurecontroljscharacterizedwithdisturbanceadaptivecapacity,itcanbeusedinmotorspeedcontrol，positioncontr01．ThesIidingmodeobservercarlnotonlyevaluatethestateofuncertainobjec