1. 一種用于永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于，
通過狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器來檢測永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置，
其中，所述的狀態(tài)觀測器分別觀測電機的速度和轉(zhuǎn)矩波動，在觀測時，
建立一個便于線性化的電機數(shù)學模型以進行觀測，
所述的卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態(tài)估計值線性化方法，
即在預測估計值附近展開成泰勒級數(shù)并取其線性項，得到近似表達式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于，
在通過狀態(tài)觀測器觀測電機的速度和轉(zhuǎn)矩波動時，
狀態(tài)觀測器觀測的穩(wěn)定性通過配置觀測器的極點來實現(xiàn)。
〔0001〕 本發(fā)明涉及一種檢測方法，尤其涉及一種用于永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置檢測方法。
〔0002〕 現(xiàn)代工業(yè)對電機性能的要求越來越高，而電機性能的改善不外乎通過以下兩個途徑實現(xiàn)，
一是對電機本體的研究，主要是采用特殊結(jié)構(gòu)以改善電機性能；另一種途徑就是采用先進的控制策略。
傳統(tǒng)上對無刷直流電機的研究主要集中于電機本體及控制器硬件電路，
而對各種先進的自動控制策略卻少有研究。
〔0003〕 永磁無刷直流電機之所以能夠同步運行且具有有刷直流電機的良好調(diào)速性能，
是因為其逆變器功率器件的導通與關(guān)斷（對應(yīng)電機繞組的導通狀態(tài)〉取決于電機轉(zhuǎn)子的位置，
困此轉(zhuǎn)子位置信號是不可少的。為了獲得轉(zhuǎn)子位置信號，
傳統(tǒng)的永磁無刷直流電機往往 采用外置式位置傳感器進行檢測。
〔0004〕 轉(zhuǎn)子位置傳感器有電磁式、光電式、霍爾磁敏式等多種形式。電磁式體積大，抗干
擾能力差，目前已不多用。光電式體積較大、價格昂貴、可靠性較差；霍爾磁敏式體積小，從
霍爾元件發(fā)展到霍爾扣，可直接輸出數(shù)字信號，使用比較方便，但霍爾磁敏式傳感器往往存
在一定程度上的磁不敏感區(qū)，造成轉(zhuǎn)子位置誤差。
〔0005〕 不管采用哪種外置式傳感器，還存在以下共同的缺點：
〔0006〕 1.為安置傳感器而增大了電機體積，增加了電機成本；
〔0007〕 1.傳感器的連接線太多。例如，一臺三相方波電機若采用霍爾扣作傳感器，至少
需要五根連接線。當電機需要密封起來運行時，這些連接線都是不利因素；
〔0008〕 3傳感器的輸出信號都是弱電信號，因此太多太長的連接線都容易引入干擾；
〔0009〕 4高溫、低溫、污濁空氣和易腐蝕等工作環(huán)境及振動、高速運行等工作條件，都會
降低傳感器的可靠性。若傳感器損壞，還可能引起逆變器等其它部件的損壞；
〔0010〕 5傳感器的安裝精度直接影響到電機運行的性能，因此也相對增加了生產(chǎn)工藝難
度；
〔0011〕 6傳感器的存在使電機的運行可靠性降低，同時增加了維護的難度。
〔0012〕 綜上所述，外置式轉(zhuǎn)子位置傳感器在一定程度上限制了永磁無刷直流電機的推廣應(yīng)用。
如果能省去位置傳感器而采用其它方法檢測轉(zhuǎn)子位置，便可以克服上述缺點，
必能促進永磁無刷直流電機的進一步發(fā)展。因此，
永磁無刷直流電機的無位置傳感器控制技術(shù)成為了研究永磁無刷直流電機控制的一項重要內(nèi)容。
發(fā)明內(nèi)容
〔0013〕 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，
而提供一種用于永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置檢測方法，
該方法可靠性好，效率高，精度高、控制靈活，可實現(xiàn)電機的無位置傳感器 控制。
〔0014〕 實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種用于永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置檢測方法， 其中，
通過狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器來檢測永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置，其中，
所述的狀態(tài)觀測器分別觀測電機的速度和轉(zhuǎn)矩波動，在觀測時，
建立一個便于線性化的電機數(shù)學模型以進行觀測，
所述的卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態(tài)估計值線性化方法，
即在預測估計值附近展開成泰勒級數(shù)并取其線性項，得到近似表達式。
〔0015〕 上述的用于永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其中，
在通過狀態(tài)觀測器觀 測電機的速度和轉(zhuǎn)矩波動時，
狀態(tài)觀測器觀測的穩(wěn)定性通過配置觀測器的極點來實現(xiàn)。
〔0016〕 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過使用狀態(tài)觀測器進行電機速度和轉(zhuǎn)矩波動的檢測，
就速度觀測而言，觀測器可以提供比傳統(tǒng)速度檢測方法更高的精度和滿意的響應(yīng)速度；
就轉(zhuǎn)矩波動而言，由于它無法檢測，所以只能通過觀測器進行觀測，通過本發(fā)明的方案，
能夠?qū)崿F(xiàn)電機的無位置傳感器控制方法。
具體實施方式
〔0017〕 下面將結(jié)合一實施例對本發(fā)明作進一步說明。
〔0018〕 本發(fā)明的一種用于永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置檢測方法，
通過狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器來檢測永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置，其中，
〔0019〕 狀態(tài)觀測器分別觀測電機的速度和轉(zhuǎn)矩波動，在觀測時，
建立一個便于線性化的電機數(shù)學模型以進行觀測；在通過狀態(tài)觀測器觀測電機的速度和轉(zhuǎn)矩波動時，
狀態(tài)觀測器觀測的穩(wěn)定性通過配置觀測器的極點來實現(xiàn)，在使用狀態(tài)觀測器時，
通過線性觀測器來進 行設(shè)置，則可降低狀態(tài)觀測器維數(shù)，大大降低運算量。
〔0020〕 卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態(tài)估計值線性化方法，
即在預測估計值附近展開成泰勒級數(shù)并取其線性項，得到近似表達式。
〔0021〕 卡爾曼濾波器采用了狀態(tài)空間的概念，從而改變了濾波問題的一般描述，
即不是要求直接給出信號過程的二階特性或頻譜密度函數(shù)，
而是把信號看作為在白噪聲作用下的一個線性系統(tǒng)的輸出，
而且這種輸入輸出關(guān)系用一個狀態(tài)方程來描述。
這種嶄新的線性遞推濾波方法僅以有限時間的數(shù)據(jù)作為計算依據(jù)，只要求較少的統(tǒng)計資料，
不要求貯存過去 所有的觀測數(shù)據(jù)。當新的數(shù)據(jù)被觀測到后，只要根據(jù)新的數(shù)據(jù)和前一時刻的估計量，
借助于過程本身的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，按照一套遞推公式即可算出新的估計量。
它的計算過程簡單、直接，而且有迭代的優(yōu)點，因此特別適于計算機的在線估算。
〔0022〕 濾波技術(shù)主要是解決如何從被噪聲污染的數(shù)據(jù)中得出真實的信息。
但對不同系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)所用的濾波算法亦不相同，本發(fā)明主要針對離散動態(tài)系統(tǒng)，
系統(tǒng)本身以及量測 數(shù)據(jù)都帶有干擾噪聲，但過程的狀態(tài)方程以及噪聲的統(tǒng)計特性都是已知的，
在此基礎(chǔ)上對 系統(tǒng)的狀態(tài)進行估計。
〔0023〕 由于電機是個非線性系統(tǒng)。而且在用反電勢作觀測時，反電勢的表達式是非線性的，
因此采用一種近似算法，即采用圍繞****狀態(tài)估計值線性化方法。
在預測估計值附近展開成泰勒級數(shù)并取其線性項，得到近似表達式，
這樣可類似得到非線性系統(tǒng)的一套卡爾曼 濾波器遞推公式。
〔0024〕 例如，對橋式驅(qū)動的方波無刷直流電動機的數(shù)學模型進行線性化處理，
然后應(yīng)用線性觀測器設(shè)計降維觀測器，通過相電壓和相電流觀測反電勢過零點，
從而間接檢測轉(zhuǎn)子位置，實現(xiàn)無位置傳感器控制。在狀態(tài)觀測的基礎(chǔ)上，
可以設(shè)計簡單的狀態(tài)反饋或利用其它的現(xiàn)代控制方法，設(shè)計電機的速度控制系統(tǒng)。
和傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)比較起來，這種控制更為靈活，方案設(shè)計效率高，控制效果更好
〔0025〕 以上結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，
本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。
因而，實施例中的某些細節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，
本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護范圍。
|
 |
資訊顧問：李先生 馬小姐
電話：18801063276 13811333979
qq號：928221169
淘寶id: 時代超群66
淘寶店鋪：http://time-motor.taobao.com/ | |
