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22 篇 哈尔滨理工大学
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作者

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1,603 篇 中文

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一种无位置传感器永磁同步电机最大转矩电流比控制方法

一种无位置传感器永磁同步电机最大转矩电流比控制方法

引用

作者：夏长亮林治臣周湛清李新旻史婷娜 300350 天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学北洋园校区

本发明公开一种无位置传感器永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，基于高频方波电压注入，通过注入一种高频方波电压信号，同时实现内置式永磁同步电机无位置传感器控制和最大转矩电流比控制，包括两方面内容：利用高频方波电压与高频... 详细信息

标准号: CN110071674A

本发明公开一种无位置传感器永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，基于高频方波电压注入，通过注入一种高频方波电压信号，同时实现内置式永磁同步电机无位置传感器控制和最大转矩电流比控制，包括两方面内容：利用高频方波电压与高频响应电流存在的对应关系，检测出内置式永磁同步电机的凸极性，从而获得转子位置信息；将高频响应电流分解为与电流矢量角平行和与电流矢量角垂直两个分量；消除高频响应电流中与电流矢量角平行的分量，利用与电流矢量角垂直的分量产生的转矩波动，实现最大转矩电流比工作点的追踪。

关键词：电流矢量角高频方波电压高频响应内置式永磁同步电机最大转矩电流比控制平行无位置传感器控制无位置传感器永磁同步电机转子位置信息电流分解转矩波动最大转矩垂直的电流比工作点垂直追踪检测

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同步磁阻电机直接转矩控制系统研究

同步磁阻电机直接转矩控制系统研究

引用

作者：许云峰中国矿业大学

学位级别：硕士

随着中国推进经济现代化,社会对于能源的需求迅速增加,经济社会的发展依赖于能源,同时节能减排也成为了社会的主题,电机作为工业领域的动力基础,发展和使用节能高效的驱动电机对于降低工业能耗有着重要意义。同步磁阻电机转子上没有永磁... 详细信息

随着中国推进经济现代化,社会对于能源的需求迅速增加,经济社会的发展依赖于能源,同时节能减排也成为了社会的主题,电机作为工业领域的动力基础,发展和使用节能高效的驱动电机对于降低工业能耗有着重要意义。同步磁阻电机转子上没有永磁体,没有转子损耗,不存在高温失磁的问题,具有结构简单、成本低、转矩密度和效率较高等优点,因此本文以同步磁阻电机作为研究对象,以直接转矩控制作为控制基础,从电气控制的角度优化控制算法提高同步磁阻电机调速性能。本文分析了同步磁阻电机的运行原理和优缺点并推导电机的数学模型,针对由状态方程搭建的电机模型没有考虑磁路饱和与交叉饱和对于电机电感带来的影响,通过有限元仿真提取同步磁阻电机的等效电路模型,分析电流对于电感参数带来的变化,并介绍联合仿真的过程,为实验平台的搭建提供基础。本文主要内容为改进同步磁阻电机直接转矩控制系统,为解决传统直接转矩控制转矩脉动大的问题,分析了引入零矢量对于直接转矩控制系统的影响。采用引入空间电压矢量调制的直接转矩控制(Space Vector Modulation-Direct Torque Control,SVM-DTC),既保留直接转矩控制响应速度快的特点,又兼顾了矢量控制调速精度较高的优点,有效地减小了转矩脉动。同时引入有效磁链的概念,构造用于同步磁阻电机的最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)控制策略,降低稳态时的定子电流,减少铜损,提高同步磁阻电机的运行效率,通过仿真验证了控制算法。磁链和转矩的观测精度关系到直接转矩控制性能的好坏,因此本文采用混合磁链观测器来解决两种基本磁链观测器在不同转速出现观测不准的问题。针对采用速度传感器带来的缺点,研究了无位置传感器控制技术,针对基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的无位置传感器控制和有效磁链观测器的各自特点,提出一种通过权重函数将两种控制方法融合的控制策略。在低速段使用基于MRAS的无位置传感器算法,在一定转速以上使用有效磁链位置观测器,在中速段使用权重函数分配两种算法的比例,以实现全速域的位置观测,达到最优的控制效果。在仿真中验证了控制算法在稳态和动态响应下的可行性和有效性。最后基于现有实验条件,利用硬件在环实验平台对本文提出的算法进行实验验证。

关键词：同步磁阻电机直接转矩控制无位置传感器控制等效电路模型

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基于改进指数趋近律的BLDCM滑模变结构控制的研究

基于改进指数趋近律的BLDCM滑模变结构控制的研究

引用

作者：建照阳上海电机学院

学位级别：硕士

无刷直流电机（Brushless DC motor,BLDCM）因性能优良而被广泛应用。但是BLDCM是一种非线性系统,内部电磁环境复杂,并且内部参数随着电机的运行会发生改变,因此传统的PI控制方法已经无法满足BLDCM日益精确的控制需求。而滑模变结构控... 详细信息

无刷直流电机（Brushless DC motor,BLDCM）因性能优良而被广泛应用。但是BLDCM是一种非线性系统,内部电磁环境复杂,并且内部参数随着电机的运行会发生改变,因此传统的PI控制方法已经无法满足BLDCM日益精确的控制需求。而滑模变结构控制方法适用于非线性系统,其性能稳定,能够抵抗系统自身以及外部所产生的一些干扰,可以满足BLDCM的控制需求。为了进一步提高滑模变结构控制的性能,本文在对滑模变结构控制理论以及非奇异快速终端滑模分析的基础上,从改进指数趋近律的角度对BLDCM的滑模变结构控制进行研究。具体的研究内容如下:首先,本文系统的归纳了课题的研究背景及意义,分析了BLDCM的控制方法、滑模变结构控制以及改进指数趋近律的滑模变结构控制的国内外研究现状。又阐述了BLDCM的基本结构、数学模型以及工作原理,重点分析了其六步换相的控制原理。并且搭建了基于PI控制的BLDCM六步换相控制系统的基本仿真模型。其次,针对PI控制的不足,在介绍了滑模变结构控制的基础上,研究了指数趋近律的非奇异快速终端滑模（Non-singular fast terminal sliding mode,NFTSM）速度控制器,对PI控制存在的问题进行改善。为了进一步缩短电机到达稳态所用的时间,从趋近律的角度出发,对指数趋近律进行一定的改进,研究了一种变速指数趋近律NFTSM速度环控制器。并且利用李雅普诺夫函数对所研究的控制器的稳定性进行了证明。通过仿真对比,在不影响控制器稳态精度的前提下,变速指数趋近律NFTSM速度环控制器达到了预期目的。然后,为了实现BLDCM的无位置传感器控制,且得到具有较高精度的电机线反电动势,分析了BLDCM线反电动势过零法的无位置传感器控制原理,探讨了传统滑模观测器产生抖振现象的具体原因。在此基础上,对指数趋近律进行改进,并结合NFTSM,研究了一种改进指数趋近律的非奇异快速终端滑模观测器（Non-singular fast terminal sliding mode observer,NFTSMO）。并用李雅普诺夫函数验证了所研究的滑模观测器的稳定性。通过仿真验证了改进指数趋近律NFTSMO能够很好地解决传统滑模观测器抖振现象严重的问题,并大大提高了电机线反电动势的精度。最后,完成了一套以“GD32F303芯片”为核心的基于蓝牙无线控制的BLDCM系统硬件控制平台。依据这一平台,利用所研究的变速指数趋近律NFTSM对电机的速度控制进行了实验验证,证明了所研究的滑模控制器的有效性。

关键词：无刷直流电机改进指数趋近律非奇异快速终端滑模速度控制无位置传感器控制

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基于高频方波信号注入的永磁同步电机MTPA控制策略研究

基于高频方波信号注入的永磁同步电机MTPA控制策略研究

引用

作者：张泽宇华中科技大学

学位级别：硕士

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）因其调制范围宽、功率密度高和稳定性强等优势,被广泛应用于数控机床、电动汽车等不同的工业领域。PMSM工作效率的提升可以有效降低能耗、减小设备运行成本。因此,为了实现PMS... 详细信息

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）因其调制范围宽、功率密度高和稳定性强等优势,被广泛应用于数控机床、电动汽车等不同的工业领域。PMSM工作效率的提升可以有效降低能耗、减小设备运行成本。因此,为了实现PMSM的高效率控制,本文基于高频方波信号注入,以凸极式永磁同步电机（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM）为研究对象,就如何实现IPMSM的最大转矩电流比（Maximum Torque Per Ampere,MTPA）控制展开了研究。本文以IPMSM数学模型及其MTPA控制的理论依据为基础,针对传统高频正弦信号注入的MTPA控制存在注入频率较低、依赖滤波器等问题,提出了基于高频方波注入的MTPA控制策略。所提控制策略通过方波电压注入,从感应电流的高频分量中提取MTPA控制的有效信息。由于方波信号不存在波形失真的问题,且电压注入不受电流环带宽限制,因此注入频率可以很高,从而实现了电机基频和高频分量的解耦,减小了注入信号对系统基频闭环控制的影响。高频信号提取和处理过程中省去了传统正弦信号注入法中的数字滤波器,从而提升了系统的动态性能,减小了计算量并避免了额外硬件平台的使用。为了能使所提MTPA控制策略能适用于无位置传感器IPMSM控制系统,在低速区结合脉振高频电压注入法,同时向电机注入两种频率、幅值相差较大的电压信号,通过各自的信号处理过程控制电机;在中高速区,采用一种改进的全阶滑模观测器控制方案,通过提取基波方程中的转子信息来进行无位置传感器控制,并结合方波信号注入法来实现MTPA控制。本文在MATLAB/Simulink的仿真环境中对所提方案加以验证。同时,搭建了一套完整的电机系统测试平台并设计了软件控制算法,对文中所提IPMSM系统的MTPA控制方案进行了实现。仿真和实验结果证明了所提策略的有效性和可行性。

关键词：永磁同步电机高频方波电压信号注入最大转矩电流比控制无位置传感器控制

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一种开关磁阻电机无位置传感器低速起动冗余容错控制方法及应用

一种开关磁阻电机无位置传感器低速起动冗余容错控制方法及应用

引用

作者：蔡骏陆琳娜向程刘泽远赵兴强 211500 江苏省南京市六合区王桥路59号雨庭广场

本发明涉及一种开关磁阻电机无位置传感器低速起动冗余容错控制方法及应用，实现精确初始定位和超低速位置连续估计，以及低速运行时的冗余、容错控制。同时通过开关磁阻电机绕组组合方式和双通道功率控制方式进一步提升无位置传感器控... 详细信息

标准号: CN109391183A

本发明涉及一种开关磁阻电机无位置传感器低速起动冗余容错控制方法及应用，实现精确初始定位和超低速位置连续估计，以及低速运行时的冗余、容错控制。同时通过开关磁阻电机绕组组合方式和双通道功率控制方式进一步提升无位置传感器控制所需要绕组电流信息的检测余度，从而提升无位置传感器位置估计的冗余和容错能力，增强开关磁阻电机驱动系统的可靠性。适合可靠性要求极高、恶劣工作环境和频繁大扭矩起停的特殊应用场合，在诸如航空航天起动发电机、电动燃油泵、新能源汽车驱动电机、高端装备主轴电机、电动工具驱动电机等领域具有良好的应用前景。

关键词：开关磁阻电机无位置传感器驱动电机冗余无位置传感器控制恶劣工作环境功率控制方式冗余容错控制电动燃油泵可靠性要求起动发电机新能源汽车初始定位低速起动低速运行电动工具航空航天驱动系统绕组电流容错控制容错能力位置估计主轴电机组合方式超低速大扭矩双通道高端起停应用检测

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永磁同步电机全速域无位置传感器矢量控制系统研究

永磁同步电机全速域无位置传感器矢量控制系统研究

引用

作者：姚光耀中国矿业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有高性能、高可靠性和高功率密度的优势。随着永磁材料、功率电子器件、快速数字信号处理器和现代控制技术的发展,永磁同步电机在电动汽车、机器人、轨道交通、航空航天等工业领域得到了越来越广泛的应用。为了克服传统... 详细信息

永磁同步电机具有高性能、高可靠性和高功率密度的优势。随着永磁材料、功率电子器件、快速数字信号处理器和现代控制技术的发展,永磁同步电机在电动汽车、机器人、轨道交通、航空航天等工业领域得到了越来越广泛的应用。为了克服传统位置传感器存在的诸多弊端,无位置传感器控制已成为永磁同步电机控制领域一个非常热门的研究方向。本论文在全速域范围内研究永磁同步电机的无位置传感器控制策略。论文的主要研究工作包括:通过物理原理的分析建立了三相静止ABC坐标系下永磁同步电机的动态数学模型,借助坐标变换分别得到两相静止αβ坐标系和两相同步旋转dq坐标系下永磁同步电机的动态数学模型。由数学模型分析得到了电机的一些重要特性。分析了两电平电压源型逆变器的工作原理及其PWM调制技术。介绍了几种常用的永磁同步电机矢量控制策略。本文采用id（28）0控制策略构建了完整的永磁同步电机矢量控制系统,并搭建仿真模型,实现了有位置传感器的矢量控制并分析了其控制性能。定义了无位置传感器控制策略中常用的坐标系,并推导出高频信号激励下的永磁同步电机数学模型。分析了两种正弦波高频电压信号注入法的原理,总结了各自的优缺点。采用方波高频电压信号注入法,注入信号频率升至PWM开关频率,提出无滤波器的信号处理方法,从而提高了无速度控制性能。结合方波电压注入饱和特性下的电流响应,提出了转子磁链极性的检查方法。在零低速域实现了永磁同步电机高性能的无位置传感器控制。在两相同步旋转dq坐标系下,新定义了感应电动势分量,基于给定电流与反馈电流之间的误差设计了滑模观测器,把新定义的d轴感应电动势分量的观测值送入锁相环得到转子位置和速度的估计值。利用自抗扰控制器中的扩张状态观测器含有转速信息的特点,构造锁相环输入量,提出了一种无速度控制策略,该策略继承了自抗扰控制的优点。引入加权算法,给出了一种适合全速域运行的永磁同步电机混合无速度控制策略。完成永磁同步电机对拖实验平台的硬件及软件设计,完成调试工作确保实验平台安全正常工作。实验验证了全速域无速度控制策略的有效性。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制高频信号注入法滑模观测器自抗扰控制器

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改进的磁链观测器在直流变频吸油烟机上的应用研究

改进的磁链观测器在直流变频吸油烟机上的应用研究

引用

2022年中国家用电器技术大会

作者：李光强曹明锋方献良王嘉浙卢未宁波方太厨具有限公司浙江省健康智慧厨房系统集成重点实验室

针对吸油烟机用表贴式的永磁同步电机,本文设计了一种实时修正磁链误差的观测器。在无传感器矢量控制的基础上,利用表贴式电机d-q轴电感相同的特点,重新构造磁链方程,与电机永磁体磁链算得磁链误差。并引入修正系数,对误差进行实时修正... 详细信息

针对吸油烟机用表贴式的永磁同步电机,本文设计了一种实时修正磁链误差的观测器。在无传感器矢量控制的基础上,利用表贴式电机d-q轴电感相同的特点,重新构造磁链方程,与电机永磁体磁链算得磁链误差。并引入修正系数,对误差进行实时修正。对修正后的磁链来估算电机的转子位置和转速,从而实现对转速闭环控制。基于MATLAB仿真平台,搭建磁链观测器模型,仿真结果表明在稳定运行后观测器磁链与真实磁链基本相同,角度基本贴合,转速达到目标值值。经仿真验证,得出同一转速下,修正系数越大,修正速度越快的特点。最后基于华大HDSC L130J8TA的平台,实现基于磁链观测器模型的吸油烟机调速控制,试验结果表明,在低速区间转速能稳定运行,带载能力能强,低速高速切换顺畅,高速收敛速度快的特点,满足吸油烟机在不同的场合应用。

关键词：磁链观测器磁链修正直流吸油烟机电机无位置传感器控制

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高速泵用永磁同步电机无位置控制系统设计与开发

高速泵用永磁同步电机无位置控制系统设计与开发

引用

作者：王臻炜华中科技大学

学位级别：硕士

在国内外环境法规日益严苛的形势下,作为国之重器的运载火箭也面临着更新换代的需求。将以永磁同步电机为核心的高速电动泵应用于运载火箭的燃料供给系统,可以在保证燃料供应量的同时,提高燃料利用率,并减少动力迟滞现象。为了保证可靠... 详细信息

在国内外环境法规日益严苛的形势下,作为国之重器的运载火箭也面临着更新换代的需求。将以永磁同步电机为核心的高速电动泵应用于运载火箭的燃料供给系统,可以在保证燃料供应量的同时,提高燃料利用率,并减少动力迟滞现象。为了保证可靠性和电动泵结构的紧凑性,必须使用无位置传感器控制算法对电动泵进行控制。目前无位置传感器控制算法有诸多国内外学者进行了研究,但是针对大功率高速泵用永磁同步电机,相应的算法及其驱动器仍少见有成熟应用,因此本课题针对高速电动泵用永磁同步电机的无位置传感器控制系统的设计和开发工作进行了深入研究。本文首先介绍了目前永磁同步电机的优势,并简单介绍了运载火箭的燃料供给系统构成,在此基础上分析其应用特点,并总结出在此应用条件下,高速泵用电机及其驱动系统的工程需求和采用无位置传感器控制算法的必要性。通过对无位置传感器控制算法这一课题研究现状的总结,说明了在高速电动泵的应用条件下,在中高速区采用滑模观测器进行转速和位置估算、在零低速区采用电流闭环起动这种结合算法的优势。其次,从滑模变结构理论出发,系统介绍了滑模观测器的基本控制原理,并在表贴式永磁同步电机的数学模型基础上,构建了滑模观测器,并针对其稳定性进行了全面的分析;为应用于嵌入式系统完成开发,应用离散化方法,得到可以在数字系统中执行的离散模型。为提高转速和角度的估算精度,采用数字锁相环方法计算转子转速,再进行转速积分获得转子位置信息。进一步考虑电动泵应用,优化改善其抖振现象,分别从三个方面采取改进措施;并对以上改进优化措施进行仿真验证,明确其优化效果。另外,考虑泵用永磁同步电机的起动需求,选用电流闭环起动的方式对其进行起动控制,同时考虑切换和过渡的平顺性,对传统的电流闭环起动方式进行改进。采用预定位、I-f起动和优化的变I-f控制等方式,实现在起动过程中不同阶段对电机的稳定控制,保证其起动效果,并通过仿真验证了起动方法的有效性。针对目标高速电动泵用电机,设计与开发了相应的电机驱动器硬件电路和软件程序,并详细介绍了其设计过程。从电机参数出发,充分考虑器件的裕量、电参数应力和算法资源,合理选择所需的主要器件;从极限工况出发,合理设计各物理量的硬件采样电路和保护电路;为了便于调试和观测变量,设计外部DAC电路;考虑紧凑性和相关的电磁干扰需求,根据一定的工程经验完成了驱动器的结构设计。从控制框图出发,设计了矢量控制算法和滑模观测器算法,并加入了起动控制逻辑和控制指令逻辑部分的执行函数,完成了整个系统程序的开发过程。最后,在高速电机对拖平台上,利用设计开发的电机驱动器硬件和控制算法,完成了有位置传感器起动并切入无位置传感器控制状态的实验、无位置传感器状态下的高速空载和负载实验、电流闭环起动等实验,验证了本课题算法和相应控制系统的快速收敛性、高速运行下的高精度控制效果和控制的稳定性。

关键词：高速电动泵永磁同步电机无位置传感器控制滑模观测器电流闭环起动控制软硬件设计与开发

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一种大功率轮毂电机全速度范围无位置传感器改进控制方法

一种大功率轮毂电机全速度范围无位置传感器改进控制方法

引用

作者：廖自力袁东赵其进刘春光宋小庆张运银魏曙光陈克伟蔡立春解建一陈路明高强徐浩轩 100072 北京市丰台区杜家坎21号院

本发明公开了一种大功率轮毂电机全速度范围无位置传感器改进控制方法，属于电机控制方法领域，包括以下步骤：S1：搭建基于MTPA和弱磁控制的轮毂电机矢量控制系统；S2：构建MRAS结合无位置传感器的无位置传感器辨识系统；S3：变权重加... 详细信息

标准号: CN110176894A

本发明公开了一种大功率轮毂电机全速度范围无位置传感器改进控制方法，属于电机控制方法领域，包括以下步骤：S1：搭建基于MTPA和弱磁控制的轮毂电机矢量控制系统；S2：构建MRAS结合无位置传感器的无位置传感器辨识系统；S3：变权重加权切换方法的设计；S4：构建基于转矩给定的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统；S5：建立永磁同步电机无位置传感器控制系统仿真模型，并仿真验证；S6：切换方法的改进设计；S7：测试突然运行时两种切换算法的收敛性并进行算法仿真；S8：验证改进后的算法在全速度范围内的辨识性能。本发明通过针对两种位置辨识算法的切换，在保证辨识精度的基础上缩小两种算法的工作区间，以节省软硬件资源。

关键词：无位置传感器算法矢量控制系统永磁同步电机辨识构建无位置传感器控制大功率轮毂电机系统仿真模型软硬件资源改进辨识系统电机控制仿真验证工作区间轮毂电机弱磁控制算法仿真位置辨识转矩给定收敛性运行时权重加权验证测试保证

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无位置传感器永磁同步电机滑膜变结构控制

无位置传感器永磁同步电机滑膜变结构控制

引用

作者：王颖辽宁科技大学

学位级别：硕士

随着永磁材料的发展,目前永磁同步电机的应用越来越广泛,工业及科技的快速进步使得人们对永磁同步电机控制精度的要求也越来越高。但是由于永磁同步电机的结构特点,数学模型具有非线性、强耦合等性质,因此控制起来比较复杂。高性能的永... 详细信息

随着永磁材料的发展,目前永磁同步电机的应用越来越广泛,工业及科技的快速进步使得人们对永磁同步电机控制精度的要求也越来越高。但是由于永磁同步电机的结构特点,数学模型具有非线性、强耦合等性质,因此控制起来比较复杂。高性能的永磁同步电机调速系统对控制要求越来越高,无位置传感器控制方式被广泛应用于体积较小,性能较高、特殊环境等控制场合。本文提出了基于新型趋近率的永磁同步电机滑膜控制系统。它对永磁同步电机的结构特性,即模型的依赖性较低。针对目前滑膜控制存在较严重的抖振问题,给出了采用新型趋近率的抖振抑制方法,并用李雅普诺夫稳定性判据证明了新型趋近率的稳定性。设计了基于新型趋近率的永磁同步电机电流和速度的控制器。最后将新型趋近率与传统趋近率控制系统进行对比,结果表明新型趋近率对抖振抑制的效果更好。本文建立了基于电流误差轨迹的永磁同步电机无位置传感器控制系统。基于电流误差轨迹引入基准矢量,通过基准矢量与电流误差轨迹的乘积判断位置角估计误差的符号;给出电流误差轨迹圆,通过电流误差轨迹圆的位置关系计算电机位置角的幅值。综合位置角度误差的符号和幅值得出转子估计位置,实现永磁同步电机无位置传感器控制。最后通过Matlab/Simulink对永磁同步电机基于新型趋近率的滑膜控制系统及基于电流误差轨迹的无位置传感器控制系统进行仿真验证,仿真结果表明该无位置传感器永磁同步电机滑膜控制系统具有良好的动静态性能,其控制方法是可行的。

关键词：永磁同步电机趋近率控制滑膜控制器无位置传感器控制

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