CN114465543A - 一种永磁同步电机无位置传感器控制方法 - Google Patents

一种永磁同步电机无位置传感器控制方法 Download PDF

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CN114465543A CN202210305740.0A CN202210305740A CN114465543A CN 114465543 A CN114465543 A CN 114465543A CN 202210305740 A CN202210305740 A CN 202210305740A CN 114465543 A CN114465543 A CN 114465543A
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Abstract

本发明公开一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，本发明控制方法将基于李雅普诺夫锁相环的自适应观测器模块应运于永磁同步电机调速系统中。首先将αβ坐标下的定子电流iα、iβ和定子电压uα、uβ输入到磁链滑模观测器中；观测到的磁链值送入基于李雅普诺夫函数转速自适应观测器模块进行转速和转子位置角估算，估计转速反馈至转速环，估算转子位置角应用于坐标变换模块。该控制方法采用正切型饱和函数作为磁链滑模观测器的滑模面控制函数，降低了系统的抖振现象，通过基于李雅普诺夫函数转速自适应观测模块获取转速及转子位置角，提高了无位置传感器控制系统的转速跟随性能和位置估计精度，改善了永磁同步电机无位置运行的动稳态性能。

Description

一种永磁同步电机无位置传感器控制方法
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，属于机电控制方法技术领域。
背景技术
随着永磁材料性能的不断提高，以及永磁电机控制技术的不断成熟，PMSM已经在多个领域得到广泛应运，但机械传感器的安装使用会增加系统的成本、尺寸和重量，并对使用环境有比较严格的要求。
无位置传感器控制技术通过采样电机中相关电信号用以估算转子位置和速度信息，替代了机械式位置传感器，从而减小了系统体积和重量，降低了成本和硬件复杂度，提高了系统运行性能。目前无位置传感器控制方法主要有高频注入法和观测器法。传统滑模观测器依靠动态模型中反电动势来估计转速，但采用符号函数作为滑模面控制函数，导致系统抖振严重，观测反电动势存在大量谐波，在使用低通滤波器后会造成反电动势幅值下降和位置角相位延迟，需要额外的位置补偿，从而影响转速估算精度，转矩脉动大，同时在采用反正切函数获取位置角时，会将误差放大。因此，研究一种结构简单同时能够提高转子位置及转速跟踪精度、有效抑制转矩脉动的无位置传感器控制算法有着广阔的发展前景。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，从而能够提高电机驱动系统的转子位置及转速跟踪精度，抑制转矩脉动，改善系统稳态性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，包括以下步骤；
步骤S1：首先采集a、b、c三相电流，通过Clark坐标变换得到αβ轴定子电流iα、iβ，在通过Park坐标变换得到d轴电流id和q轴电流iq；
步骤S2：通过速度控制器，根据给定转速ωref与电机估算转速
Figure BDA0003562514830000021
的差值得到q轴参考电流
Figure BDA0003562514830000022
d轴参考电流
Figure BDA0003562514830000023
为0；
步骤S3：将所述d轴参考电流
Figure BDA0003562514830000024
与所述d轴电流id的差值输入电流控制器1，输出d轴参考电压
Figure BDA0003562514830000025
将所述q轴参考电流
Figure BDA0003562514830000026
与所述q轴电流iq的差值输入电流控制器2，输出q轴参考电压
Figure BDA0003562514830000027
步骤S4：将所述d轴参考电压
Figure BDA0003562514830000028
和q轴参考电压
Figure BDA0003562514830000029
通过反Park坐标变换得到αβ轴定子电压uα、uβ，将所述αβ轴定子电压uα、uβ输入SVPWM正弦脉宽调制模块，输出对应的占空比信号Sa、Sb、Sc，然后将所述占空比信号Sa、Sb、Sc输入PWM逆变器中控制其导通关断，实现对永磁同步电机的驱动控制；
步骤S5：将所述αβ轴定子电流iα、iβ以及αβ轴定子电压uα、uβ代入磁链滑模观测器中得到αβ轴转子磁链
Figure BDA00035625148300000210
以及电流差值
Figure BDA00035625148300000211
步骤S6：将所述转子观测磁链
Figure BDA00035625148300000212
以及电流差值
Figure BDA00035625148300000213
代入基于李雅普诺夫函数转速自适应观测器模块计算永磁同步电机估计转速
Figure BDA00035625148300000214
和估计转子位置角
Figure BDA00035625148300000215
步骤S7：重复S1-S6，进而实现永磁同步电机的双闭环稳定运行。
进一步的，所述步骤S5中的磁链滑模观测器包括状态观测器、比较器、正切型饱和函数模块，S5的具体步骤为，
S51.所述状态观测器的输入分别为α和β轴电压uα、uβ，正切型饱和函数模块反馈值，所述状态观测器的输出为αβ轴电流估计值
Figure BDA00035625148300000216
和αβ轴磁链估计值
Figure BDA00035625148300000217
所述α和β轴电流估计值
Figure BDA00035625148300000218
与采样的α和β轴电流iα、iβ的差值
Figure BDA00035625148300000219
输入到正切型饱和函数模块，所述正切型饱和函数模块的输出值反馈至状态观测器。
所述状态观测器为：
Figure BDA0003562514830000031
其中，
Figure BDA0003562514830000032
为估计电流矢量，
Figure BDA0003562514830000033
为估计磁链矢量，u＝[uα uβ]T为电压矢量；A11＝-(Rs/Ls)I、A12＝-(ωe/Ls)J、A22＝ωeJ、B＝(1/Ls)I为参数矩阵；ωe为电角速度，Rs和Ls分别为定子绕组的电阻和电感；
Figure BDA0003562514830000034
为单位矩阵，
Figure BDA0003562514830000035
为实数矩阵；H为反馈矩阵；ε为观测器增益，
Figure BDA0003562514830000036
为α轴磁链观测误差，
Figure BDA0003562514830000037
为β轴磁链观测误差。
S52.所述正切型饱和函数表示为：
Figure BDA0003562514830000038
其中s为滑模面误差，
Figure BDA0003562514830000039
δ为基本边界层厚度。
进一步的，所述步骤S6的具体步骤为，
S61.选取定子电流观测误差
Figure BDA00035625148300000310
为滑模面，构造李雅普诺夫函数如下：
Figure BDA00035625148300000311
S62.对V求导如下式：
Figure BDA00035625148300000312
Figure BDA0003562514830000041
Figure BDA0003562514830000042
其中
Figure BDA0003562514830000043
由于机械时间常数远大于电气时间常数，可以认为ωe在一个估算周期内不变，即
Figure BDA0003562514830000044
可以近似的
Figure BDA0003562514830000045
S63.为保证磁链滑模观测器的渐近稳定性条件
Figure BDA0003562514830000046
当
Figure BDA0003562514830000047
时可以满足
Figure BDA0003562514830000048
此时只要
Figure BDA0003562514830000049
即可,由S62的
Figure BDA00035625148300000410
表达式可以得到估计转速
Figure BDA00035625148300000411
Figure BDA00035625148300000412
为改善基于李雅普诺夫函数锁相环的自适应观测器的响应，估计转速可以表示为：
Figure BDA00035625148300000413
其中，Kp、Ki分别为比例、积分系数；
S64.当实际转子位置角θe与估计转子位置角
Figure BDA00035625148300000414
满足
Figure BDA00035625148300000415
时，认为
Figure BDA00035625148300000416
成立，可以得到如下关系式：
Figure BDA00035625148300000417
其中
Figure BDA00035625148300000418
λf为永磁体磁链；
设计位置观测器为：
Figure BDA0003562514830000051
进而可以得到：
Figure BDA0003562514830000052
其中μ为位置估计修正系数。
本发明的有益效果是：本发明以转子磁链为观测对象，避免了传统反电动势观测时使用低通滤波器造成的相位和幅值变化的问题，将现有滑模观测器中的符号函数替代为正切型饱和函数，降低了系统的抖振现象，抑制转矩脉动，提高系统稳态性能。通过基于李雅普诺夫函数转速自适应观测器模块获取转子位置角，提高了无位置传感器控制系统的转速跟随性能和位置估计精度，满足精密机床、空压机等永磁同步电机驱动领域对系统高精度和可靠性的要求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的永磁同步电机无位置传感器控制方法的控制框图；
图2是本发明实施例提供的磁链观测器的原理框图；
图3是本发明实施例提供的正切型饱和函数的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的基于李雅普诺夫函数转速自适应观测模块的原理框图；
图5是本发明实施例提供的无位置传感器控制算法与传统滑模观测器算法的永磁同步电机转速仿真结果对比图；其中，(a)为转速仿真结果，(b)为转速误差；
图6是本发明实施例提供的无位置传感器控制算法与传统滑模观测器算法的永磁同步电机转子位置角仿真结果对比图；其中，(a)为转子位置角仿真结果，(b)为转子位置角误差。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，包含以下步骤：
S1.采集a、b、c三相电流，通过Clark坐标变换得到αβ轴定子电流iβ、iα，在通过Park坐标变换得到d轴电流id和q轴电流iq；
S2.通过速度控制器，根据给定转速ωref与电机估算转速
Figure BDA0003562514830000061
的差值得到q轴参考电流
Figure BDA0003562514830000062
d轴参考电流
Figure BDA0003562514830000063
为0；
S3.将所述d轴参考电流
Figure BDA0003562514830000064
与所述d轴电流id的差值输入电流控制器1，输出d轴参考电压
Figure BDA0003562514830000065
将所述q轴参考电流
Figure BDA0003562514830000066
与所述q轴电流iq的差值输入电流控制器2，输出q轴参考电压
Figure BDA0003562514830000067
S4.将所述d轴参考电压
Figure BDA0003562514830000068
和q轴参考电压
Figure BDA0003562514830000069
通过Park坐标变换得到αβ轴定子电压uα、uβ，将所述αβ轴定子电压uα、uβ输入SVPWM正弦脉宽调制模块，输出对应的占空比信号Sa、Sb、Sc，然后将所述占空比信号Sa、Sb、Sc输入PWM逆变器中控制其导通关断，实现对永磁同步电机的驱动控制；
S5.将所述αβ轴定子电流iα、iβ以及αβ轴定子电压uα、uβ代入磁链滑模观测器中得到αβ轴转子磁链
Figure BDA00035625148300000610
以及电流差值
Figure BDA00035625148300000611
S6.将所述转子观测磁链
Figure BDA00035625148300000612
以及电流差值
Figure BDA00035625148300000613
代入基于李雅普诺夫函数转速自适应观测器模块计算永磁同步电机估计转速
Figure BDA00035625148300000614
和估计转子位置角
Figure BDA00035625148300000615
S7.重复S1-S6，实现永磁同步电机的双闭环稳定运行。
步骤S5中所述磁链滑模观测器如图2所示，包括状态观测器、比较器、正切型饱和函数模块。状态观测器的输入分别为α和β轴电压uα、uβ，正切型饱和函数模块反馈值；状态观测器的输出为αβ轴电流估计值
Figure BDA0003562514830000071
和αβ轴磁链估计值
Figure BDA0003562514830000072
所述αβ轴电流估计值
Figure BDA0003562514830000073
与采样的αβ轴电流iα、iβ的差值
Figure BDA0003562514830000074
输入到正切型饱和函数模块，所述正切型饱和函数模块的输出值经反馈矩阵至状态观测器。
在理想情况下，永磁同步电机在两相静止坐标系下的电压方程为：
Figure BDA0003562514830000075
式中：uα、uβ为αβ轴定子电压，iα、iβ为αβ轴定子电流，Rs和Ls分别为定子绕组的电阻和电感，eα、eβ为反电动势，并且满足eα＝-ωeλfsinθe、eβ＝ωeλfcosθe，θe、ωe分别为转子位置角和电角速度，λf为永磁体磁链。
将式1中的电流作为状态方程可表示为：
Figure BDA0003562514830000076
在两相静止坐标系中，永磁同步电机αβ轴磁链方程为：
Figure BDA0003562514830000077
对式3求导可得：
Figure BDA0003562514830000078
将式2和式4的方程结合起来，得到如下方程：
Figure BDA0003562514830000079
式中，i＝[iα iβ]T为估计电流矢量，λ＝[λα λβ]T为估计磁链矢量，u＝[uα uβ]T为电压矢量；A11＝-(Rs/Ls)I、A12＝-(ωe/Ls)J、A22＝ωeJ、B＝(1/Ls)I为参数矩阵；
Figure BDA00035625148300000710
为单位矩阵，
Figure BDA00035625148300000711
为实数矩阵；
设计磁链滑模观测器为：
Figure BDA0003562514830000081
式(7)所示为磁链观测器所采用的正切型饱和函数，其结构示意图如图3所示：
Figure BDA0003562514830000082
式中：s为滑模面误差，
Figure BDA0003562514830000083
δ为基本边界层厚度。
将式5和式6作差，得到误差状态方程为：
Figure BDA0003562514830000084
式中：
Figure BDA0003562514830000085
为电流误差矢量，
Figure BDA0003562514830000086
为磁链误差矢量，H为反馈矩阵；ε为观测器增益。
根据李雅普诺夫稳定性判据，以定子电流估计误差作为滑模面，定义函数为：
Figure BDA0003562514830000087
对式9进行求导，同时将式8代入可得：
Figure BDA0003562514830000088
根据李雅普诺夫定义，当
Figure BDA0003562514830000089
时，系统逐渐趋于稳定状态，因此滑模增益ε的取值为：
Figure BDA00035625148300000810
步骤S6中将转子观测磁链
Figure BDA00035625148300000811
以及电流差值
Figure BDA00035625148300000812
代入图4所示基于李雅普诺夫函数转速自适应观测器模块计算永磁同步电机估计转速
Figure BDA00035625148300000813
和估计转子位置角
Figure BDA0003562514830000091
具体为：
选取定子电流观测误差
Figure BDA0003562514830000092
为滑模面，构造李雅普诺夫函数如下：
Figure BDA0003562514830000093
对V求导如下式：
Figure BDA0003562514830000094
Figure BDA0003562514830000095
Figure BDA0003562514830000096
其中
Figure BDA0003562514830000097
由于机械时间常数远大于电气时间常数，可以认为ωe在一个估算周期内不变，即
Figure BDA0003562514830000098
可以近似的
Figure BDA0003562514830000099
为保证磁链滑模观测器的渐近稳定性条件
Figure BDA00035625148300000910
当
Figure BDA00035625148300000911
时可以满足式13中
Figure BDA00035625148300000912
此时只要
Figure BDA00035625148300000913
即可,由公式
Figure BDA00035625148300000914
表达式可以得到估计转速
Figure BDA00035625148300000915
Figure BDA00035625148300000916
为改善基于李雅普诺夫函数锁相环的自适应观测器的响应，估计转速可以表示为：
Figure BDA00035625148300000917
式中：Kp、Ki分别为比例、积分系数。
当实际转子位置角θe与估计转子位置角
Figure BDA0003562514830000101
满足
Figure BDA0003562514830000102
时，认为
Figure BDA0003562514830000103
成立，可以得到如下关系式：
Figure BDA0003562514830000104
式中：
Figure BDA0003562514830000105
λf为永磁体磁链。
设计位置观测器为：
Figure BDA0003562514830000106
进而可以得到：
Figure BDA0003562514830000107
其中μ为位置估计修正系数。
根据图1所示控制框图，在MATLAB/SIMULINK环境下搭建永磁同步电机无位置传感器控制系统的仿真模型，选用永磁同步电机参数如下：额定功率600W，额定转速750r/min，额定转矩7.6N·m，极对数14，永磁磁链幅值0.0676Wb，定子电阻Rs为2.32Ω，定子绕组电感Ls为23mH，转动惯量0.004kg·m2，摩擦转矩粘滞系数0.0004N·m·s。初始给定空载转速200rpm，0.2s时突变为400rpm，0.3s时加载3N·m.。在上述条件下，将基于本专利方法和传统滑模观测器方法的仿真数据与实际数值进行了比较。由图5可知，本发明方法的转速估计值能够很好地跟踪实际值，减少了传统滑模观测器方法的转速抖振，在转速发生突变时，能够在短时间内实现快速跟踪，0.3s转矩突变时，能够在0.1s内恢复转速跟踪。由图6可见，在初始200rpm稳态、0.2s转速突变以及0.3s转矩突变时，传统滑模观测器的转子位置角误差为0.15～0.3rad，本发明方法的转子位置角估算更加精确，误差范围-0.05～0.1rad，几乎没有相位延迟。仿真结果表明，本发明方法的转速响应快，转子位置估算精确，提高了系统抗干扰能力，动稳态性能更好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤S1：首先采集a、b、c三相电流，通过Clark坐标变换得到αβ轴定子电流iα、iβ，在通过Park坐标变换得到d轴电流id和q轴电流iq；
步骤S2：通过速度控制器，根据给定转速ωref与电机估算转速
Figure FDA0003562514820000011
的差值得到q轴参考电流
Figure FDA0003562514820000012
d轴参考电流
Figure FDA0003562514820000013
为0；
步骤S3：将所述d轴参考电流
Figure FDA0003562514820000014
与所述d轴电流id的差值输入电流控制器1，输出d轴参考电压
Figure FDA0003562514820000015
将所述q轴参考电流
Figure FDA0003562514820000016
与所述q轴电流iq的差值输入电流控制器2，输出q轴参考电压
Figure FDA0003562514820000017
步骤S4：将所述d轴参考电压
Figure FDA0003562514820000018
和q轴参考电压
Figure FDA0003562514820000019
通过反Park坐标变换得到αβ轴定子电压uα、uβ，将所述αβ轴定子电压uα、uβ输入SVPWM正弦脉宽调制模块，输出对应的占空比信号Sa、Sb、Sc，然后将所述占空比信号Sa、Sb、Sc输入PWM逆变器中控制其导通关断，实现对永磁同步电机的驱动控制；
步骤S5：将所述αβ轴定子电流iα、iβ以及αβ轴定子电压uα、uβ代入磁链滑模观测器中得到αβ轴转子磁链
Figure FDA00035625148200000110
以及电流差值
Figure FDA00035625148200000111
步骤S6：将所述转子观测磁链
Figure FDA00035625148200000112
以及电流差值
Figure FDA00035625148200000113
代入基于李雅普诺夫函数转速自适应观测器模块计算永磁同步电机估计转速
Figure FDA00035625148200000114
和估计转子位置角
Figure FDA00035625148200000115
步骤S7：重复S1-S6，进而实现永磁同步电机的双闭环稳定运行。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤S5中的磁链滑模观测器包括状态观测器、比较器、正切型饱和函数模块，S5的具体步骤为，
S51.所述状态观测器的输入分别为α和β轴电压uα、uβ，正切型饱和函数模块反馈值，所述状态观测器的输出为αβ轴电流估计值
Figure FDA00035625148200000116
和αβ轴磁链估计值
Figure FDA00035625148200000117
所述α和β轴电流估计值
Figure FDA0003562514820000021
与采样的α和β轴电流iα、iβ的差值
Figure FDA0003562514820000022
输入到正切型饱和函数模块，所述正切型饱和函数模块的输出值反馈至状态观测器。
所述状态观测器为：
Figure FDA0003562514820000023
其中，
Figure FDA0003562514820000024
为估计电流矢量，
Figure FDA0003562514820000025
为估计磁链矢量，u＝[uα uβ]T为电压矢量；A11＝-(Rs/Ls)I、A12＝-(ωe/Ls)J、A22＝ωeJ、B＝(1/Ls)I为参数矩阵；ωe为电角速度，Rs和Ls分别为定子绕组的电阻和电感；
Figure FDA0003562514820000026
为单位矩阵，
Figure FDA0003562514820000027
为实数矩阵；H为反馈矩阵；ε为观测器增益，
Figure FDA0003562514820000028
Figure FDA0003562514820000029
为α轴磁链观测误差，
Figure FDA00035625148200000210
为β轴磁链观测误差。
S52.所述正切型饱和函数表示为：
Figure FDA00035625148200000211
其中s为滑模面误差，
Figure FDA00035625148200000212
δ为基本边界层厚度。。
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤S6的具体步骤为，
S61.选取定子电流观测误差
Figure FDA00035625148200000213
为滑模面，构造李雅普诺夫函数如下：
Figure FDA00035625148200000214
S62.对V求导如下式：
Figure FDA00035625148200000215
Figure FDA0003562514820000031
Figure FDA0003562514820000032
其中
Figure FDA0003562514820000033
由于机械时间常数远大于电气时间常数，可以认为ωe在一个估算周期内不变，即
Figure FDA0003562514820000034
可以近似的
Figure FDA0003562514820000035
S63.为保证磁链滑模观测器的渐近稳定性条件
Figure FDA0003562514820000036
当
Figure FDA0003562514820000037
时可以满足
Figure FDA0003562514820000038
此时只要
Figure FDA0003562514820000039
即可,由S62的
Figure FDA00035625148200000310
表达式可以得到估计转速
Figure FDA00035625148200000311
Figure FDA00035625148200000312
为改善基于李雅普诺夫函数锁相环的自适应观测器的响应，估计转速可以表示为：
Figure FDA00035625148200000313
其中，Kp、Ki分别为比例、积分系数；
S64.当实际转子位置角θe与估计转子位置角
Figure FDA00035625148200000314
满足
Figure FDA00035625148200000315
时，认为
Figure FDA00035625148200000316
成立，可以得到如下关系式：
Figure FDA00035625148200000317
其中
Figure FDA00035625148200000318
λf为永磁体磁链；
设计位置观测器为：
Figure FDA00035625148200000319
进而可以得到：
Figure FDA0003562514820000041
其中μ为位置估计修正系数。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114665772A (zh) * 2022-05-23 2022-06-24 四川奥库科技有限公司 永磁同步电机的控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101783637A (zh) * 2010-03-19 2010-07-21 哈尔滨工业大学 无刷直流电机的磁链自控式直接转矩控制方法
KR101322240B1 (ko) * 2013-09-10 2013-10-28 서울과학기술대학교 산학협력단 영구자석 동기모터의 토크제어장치 및 토크제어방법
US20140333241A1 (en) * 2013-05-12 2014-11-13 Infineon Technologies Ag Optimized control for synchronous motors
CN111987961A (zh) * 2020-09-02 2020-11-24 南通大学 一种永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101783637A (zh) * 2010-03-19 2010-07-21 哈尔滨工业大学 无刷直流电机的磁链自控式直接转矩控制方法
US20140333241A1 (en) * 2013-05-12 2014-11-13 Infineon Technologies Ag Optimized control for synchronous motors
KR101322240B1 (ko) * 2013-09-10 2013-10-28 서울과학기술대학교 산학협력단 영구자석 동기모터의 토크제어장치 및 토크제어방법
CN111987961A (zh) * 2020-09-02 2020-11-24 南通大学 一种永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张锦;於锋;张蔚: "基于磁链观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制", 微特电机, no. 010 *
李杰;王艳;纪志成;严大虎: "改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制", 系统仿真学报, vol. 29, no. 12 *
钟德生;: "基于新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制", 石河子科技, no. 03 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114665772A (zh) * 2022-05-23 2022-06-24 四川奥库科技有限公司 永磁同步电机的控制方法
CN114665772B (zh) * 2022-05-23 2022-10-04 四川奥库科技有限公司 永磁同步电机的控制方法

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