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一种永磁同步电机滑模观测器的设计 周雒维，杨柳，彭国秀，杜雄 （高电压与电工新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆市 沙坪坝区 400044）A Design of Sliding Mode Observer for Permanent Magnet Synchronous Motor Zhou Luowei,Yang Liu, Peng Guoxiu, Du Xiong （Key Laboratory of High Voltage Engineering and Electrical New Technology of Education Ministry(Chongqing University), Shapingba District，Chongqing 400044，China） ABSTRACT: To solve the problem of the chattering phenomena in the conventional SMO(Sliding Mode Observer), a new novel SMO is proposed in this paper based on the good properties of Kalman filter, where the sat function is adopted to substitute the sign function and the low pass filter is deleted . This new SMO not only can decrease the high frequency ripple of the back EMF(Induced Electromotive Force)、has the advantage of no phase delay but can simplify the structure of the SMO. Then the method of the gain in the Kalman filter is proposed in this paper. The simulation results show that the dynamic and static performances are good. KEY WORDS：PMSM SMO Sat function Chattering 摘要：的变化规律。仿真结果证明，由该滑模观测器构成的控制系统具有良好的动态性能和稳态品质。 关键词：重庆市科委自然科学重点基金资助项目(2005BA6017) 文献[6]的滑模观测器采用一阶低通滤波器加卡尔曼滤波器获得基波反电动势。由于卡尔曼滤波器只能消除高频纹波，因此对于PWM形式的反电动势就必须先用一阶低通滤波器滤波进行滤波。但利用低通滤波器滤波会引起反电动势的相位延迟、增加其硬件实现难度。因此本文在此基础上，提出利用饱和函数代替开关切换函数，直接利用卡尔曼滤波器获得基波反电动势的方法。仿真结果证明，根据该方法所得的基波反电动势中只有少量的高频纹波，运用其构成的永磁同步电机控制系统具有良好的动态响应和稳态效果。 1卡尔曼滤波方式的滑模观测器结构[6] 1.1永磁同步电机数学模型 面装式永磁同步电机在α－β坐标系中的数学模型为[7]： (1) (2) (3) (4) 其中分别iα iβ为α轴和β轴电流；uα和uβ分别为α轴和β轴电压；eα和eβ分别为α轴和β轴反电动势；R定子电阻；L定子电感；λ0转子磁极磁链。 (5) (6) 当滑模观测器参数满足条件时，状态变量将在滑模面上进行滑模运动，这时有 （7） （8） 其中，K1为滑模观测器增益； 1.3卡尔曼滤波器的设计 式（7）和式（8）中的和是开关信号，包含着反电动势信息，只要对其进行低通滤波，就能得到连续的反电动势，设从一阶低通滤波器中获得的反电动势分别为zα和zβ。对于高性能的应用，不能直接利用zα和zβ，因为估算的反电动势zα和zβ中含有测量噪声。为了从随机噪声信号中得到最优观测，引下了卡尔曼 （9） （10） （11）其中，l为卡尔曼滤波器的增益。 图1滑模观测器结构框图 Fig.1 Block diagram of SMO 2对该滑模观测器结构的改进 2.1改进后的滑模观测器 由于原先的系统对反电动势的估计采用开关切换函数，当系统进入稳态后状态变量进行高速的滑模切换时就会存在高频抖动。抖动是变结构控制系统的最大缺点，抖动的存在会降低控制系统的精度，影响控制系统的动态性能，严重的还会影响到控