0　引　言
        永磁同步电动机( PMSM)因其高转矩惯性 比、高能量密度和高效率等优点被广泛应用于国 防、工业控制和日常生活等领域。传统的PMSM 控制系统通常采用电磁或光电传感器来获取所需 的转子位置和转速信号。传感器的安装、电缆连 接和环境限制等问题,带来了系统成本增加、体积 增大、可靠性降低、易受环境影响等缺陷[ 122 ] 。为 了解决机械传感器带来的各种问题,许多学者开 展了无传感器控制技术研究,其主要思想是利用 电机绕组中的有关电信号,通过适当的方法估算 出转子的位置和转速,实现转子位置的自检测。 无传感器控制技术可以有效地解决机械传感器带 来的诸多问题,使系统结构简化,成本降低,对提 高系统可靠性有重要意义,已成为电机驱动领域 的研究热点。
        1　基波激励法
        在各种转子位置和速度的检测方法中,大多 通过检测基波反电势来获得转子的位置信息,但 采用的具体方法有所不同,大致可分为以下几种。 (1) 基于数学模型的开环估计[ 2 ] 。该方法 基于电机的电磁关系从电机的动态方程直接推导 出转速或者位置角的关系表达式,并利用检测到 的定子三相端电压和电流计算出转子位置角和转 子角速度。
        文献[ 3 ]中提出一种方法:在定子二相静止 坐标系中,通过定子电压、电流得到实轴、虚轴的 定子磁链值www.cechina.cn,根据二相磁链反正切值可得当前时 刻的定子磁链位置,由定子磁链的变化率可得到 电机的转速。该方式用到的电机参数不多,所以 受参数影响较小,但电机必须工作在功率因数 cosφ = 1的方式下才能实现转子位置估计。 开环估计法一方面简单直观,动态响应快,几 乎没有延时问题。另一方面CONTROL ENGINEERING China版权所有,数学模型虽然可以 有多种选择,但无论采用什么数学模型,都涉及电 机参数,而电机参数在电机运行时是动态变化的。 虽然对定子电阻和电感等参数可以进行在线辩 识CONTROL ENGINEERING China版权所有,但辩识的实现也需要复杂的技术。因此,开环估计技术很难用于高精度伺服驱动系统。 (2) 锁相环技术( PLL ) 。在无传感器控制 中,由于转子的位置不能测得,也就不能获得dq 坐标中的定子电流( id , iq )及电压( ud , uq ) ,因此 dq坐标系下的数学模型对转子位置和速度估计 是没有实用价值的。在这种情况下,选择一个可 控的参考坐标d′q′用于无传感器控制,它不是同 步旋转坐标控制工程网版权所有,而是定向于已知的估计位置θ′r ,并 可按确定的控制规律自行调整的坐标,将这个作 为“估计坐标”。该估计坐标与同步旋转坐标之 间存在一个差值Δθ,对其采用适当的控制方法, 能够自行调节Δθwww.cechina.cn,使假设的坐标与转子dq坐标 趋于一致,即可正确估计转子的位置和速度。该 估计方法一方面构成的控制系统相对简单,由于 采用PLL调节器,提高了系统的估计精度和稳定 性,并能获得良好的稳态特性;另一方面CONTROL ENGINEERING China版权所有,保证其 估计精度的核心是对位置偏差Δθ准确估计,但 位置偏差Δθ的数学模型仍然要受电机参数变化 的影响,虽然采用闭环控制,但还没有完全摆脱对 电机参数的依赖。
        文献[ 426 ]都从检测得到的电压、电流,基于 电机模型计算出电机的转子位置偏差,采用锁相 环结构对转子位置进行跟踪估算,得到较为满意 的结果。
        基于检测感应电动势,运用锁相环技术来估 计转子速度和位置的方法,在低速情况下,扩展电 动势很小,定子电阻和电感的不准确和变化对估 计结果的准确性有很大影响。该方法不适合于静 止和低速运行时的无传感器控制。
        (3) 模型参考自适应(MRAS) 。MRAS辩识 的基本思想是将不含未知参数的方程作为参考模 型,将含有待估参数的方程作为可调模型,两个模 型具有相同物理意义的输出量。两个模型同时工 作,并利用其输出量的差值根据合适的自适应律 来实时调节待估参数,以达到可调模型跟踪参考 模型的目的。自适应律的设计通常以超稳定与正 性动态系统理论为基础,系统和速度的渐进收敛 也由Popov的超稳定性原理来保证。在