新型终端滑模观测器在PMLSM中的应用

张 博，齐 蓉

(西北工业大学,西安710129)

0 引 言

永磁直线同步电动机(以下简称PMLSM)因其简单的定子和动子结构,近年来在自动化数控机床、工业机器人等精密直线传动伺服控制领域得到广泛应用。与传统的旋转电机-丝杠的直线驱动方式不同,PMLSM能够将电能直接转换为直线运动,省去了中间转换的传动环节,因而具有推力大、响应速度快、效率高、传动损耗低以及无齿隙啮合问题等优点[1-3]。在高精度的PMLSM控制中,通常采用精确度高的光栅尺完成对磁极位置检测、速度检测和系统定位等功能。然而,安装光栅尺对使用环境、安装面等要求较高,并且系统的成本和复杂性会因光栅尺的使用而增加,系统可靠性也会随之降低。因而,采用无位置传感器技术实现位置和速度的估计已成为PMLSM控制研究的一个热点[3-5]。

无位置传感器方法的主要思想是对电机绕组中的电压和电流信号进行适当的处理,随后采用合适的算法对位置进行估计,主要包括信号注入法和观测器估计法2类。文献[6-7]采用高频信号注入法实现了在低速或全速运行下同步电机的位置估计,这种方法对电机参数的变化不敏感,对凸极效应明显的PMLSM的初始位置估算较为准确,但对于隐极式或表贴式PMLSM位置估算精确度并不理想。相比而言,采用观测器方法无需额外的硬件系统就能实现PMLSM的无位置传感器的位置和速度的估计。传统观测器设计又可分为卡尔曼滤波方法、反电动势积分法和滑模观测器方法等。……