1. 一種用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，其特征在于，
通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)器和卡爾曼濾波器來(lái)檢測(cè)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，
其中，所述的狀態(tài)觀測(cè)器分別觀測(cè)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，在觀測(cè)時(shí)，
建立一個(gè)便于線性化的電機(jī)數(shù)學(xué)模型以進(jìn)行觀測(cè)，
所述的卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態(tài)估計(jì)值線性化方法，
即在預(yù)測(cè)估計(jì)值附近展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)并取其線性項(xiàng)，得到近似表達(dá)式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，其特征在于，
在通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)時(shí)，
狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)的穩(wěn)定性通過(guò)配置觀測(cè)器的極點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
〔0001〕 本發(fā)明涉及一種檢測(cè)方法，尤其涉及一種用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法。
〔0002〕 現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電機(jī)性能的要求越來(lái)越高，而電機(jī)性能的改善不外乎通過(guò)以下兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)，
一是對(duì)電機(jī)本體的研究，主要是采用特殊結(jié)構(gòu)以改善電機(jī)性能；另一種途徑就是采用先進(jìn)的控制策略。
傳統(tǒng)上對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的研究主要集中于電機(jī)本體及控制器硬件電路，
而對(duì)各種先進(jìn)的自動(dòng)控制策略卻少有研究。
〔0003〕 永磁無(wú)刷直流電機(jī)之所以能夠同步運(yùn)行且具有有刷直流電機(jī)的良好調(diào)速性能，
是因?yàn)槠淠孀兤鞴β势骷膶?dǎo)通與關(guān)斷（對(duì)應(yīng)電機(jī)繞組的導(dǎo)通狀態(tài)〉取決于電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，
困此轉(zhuǎn)子位置信號(hào)是不可少的。為了獲得轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，
傳統(tǒng)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)往往 采用外置式位置傳感器進(jìn)行檢測(cè)。
〔0004〕 轉(zhuǎn)子位置傳感器有電磁式、光電式、霍爾磁敏式等多種形式。電磁式體積大，抗干
擾能力差，目前已不多用。光電式體積較大、價(jià)格昂貴、可靠性較差；霍爾磁敏式體積小，從
霍爾元件發(fā)展到霍爾扣，可直接輸出數(shù)字信號(hào)，使用比較方便，但霍爾磁敏式傳感器往往存
在一定程度上的磁不敏感區(qū)，造成轉(zhuǎn)子位置誤差。
〔0005〕 不管采用哪種外置式傳感器，還存在以下共同的缺點(diǎn)：
〔0006〕 1.為安置傳感器而增大了電機(jī)體積，增加了電機(jī)成本；
〔0007〕 1.傳感器的連接線太多。例如，一臺(tái)三相方波電機(jī)若采用霍爾扣作傳感器，至少
需要五根連接線。當(dāng)電機(jī)需要密封起來(lái)運(yùn)行時(shí)，這些連接線都是不利因素；
〔0008〕 3傳感器的輸出信號(hào)都是弱電信號(hào)，因此太多太長(zhǎng)的連接線都容易引入干擾；
〔0009〕 4高溫、低溫、污濁空氣和易腐蝕等工作環(huán)境及振動(dòng)、高速運(yùn)行等工作條件，都會(huì)
降低傳感器的可靠性。若傳感器損壞，還可能引起逆變器等其它部件的損壞；
〔0010〕 5傳感器的安裝精度直接影響到電機(jī)運(yùn)行的性能，因此也相對(duì)增加了生產(chǎn)工藝難
度；
〔0011〕 6傳感器的存在使電機(jī)的運(yùn)行可靠性降低，同時(shí)增加了維護(hù)的難度。
〔0012〕 綜上所述，外置式轉(zhuǎn)子位置傳感器在一定程度上限制了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的推廣應(yīng)用。
如果能省去位置傳感器而采用其它方法檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，便可以克服上述缺點(diǎn)，
必能促進(jìn)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，
永磁無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制技術(shù)成為了研究永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
發(fā)明內(nèi)容
〔0013〕 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，
而提供一種用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，
該方法可靠性好，效率高，精度高、控制靈活，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)位置傳感器 控制。
〔0014〕 實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法， 其中，
通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)器和卡爾曼濾波器來(lái)檢測(cè)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，其中，
所述的狀態(tài)觀測(cè)器分別觀測(cè)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，在觀測(cè)時(shí)，
建立一個(gè)便于線性化的電機(jī)數(shù)學(xué)模型以進(jìn)行觀測(cè)，
所述的卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態(tài)估計(jì)值線性化方法，
即在預(yù)測(cè)估計(jì)值附近展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)并取其線性項(xiàng)，得到近似表達(dá)式。
〔0015〕 上述的用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，其中，
在通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)器觀 測(cè)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)時(shí)，
狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)的穩(wěn)定性通過(guò)配置觀測(cè)器的極點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
〔0016〕 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)使用狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的檢測(cè)，
就速度觀測(cè)而言，觀測(cè)器可以提供比傳統(tǒng)速度檢測(cè)方法更高的精度和滿意的響應(yīng)速度；
就轉(zhuǎn)矩波動(dòng)而言，由于它無(wú)法檢測(cè)，所以只能通過(guò)觀測(cè)器進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)本發(fā)明的方案，
能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制方法。
具體實(shí)施方式
〔0017〕 下面將結(jié)合一實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
〔0018〕 本發(fā)明的一種用于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，
通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)器和卡爾曼濾波器來(lái)檢測(cè)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，其中，
〔0019〕 狀態(tài)觀測(cè)器分別觀測(cè)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，在觀測(cè)時(shí)，
建立一個(gè)便于線性化的電機(jī)數(shù)學(xué)模型以進(jìn)行觀測(cè)；在通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)時(shí)，
狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)的穩(wěn)定性通過(guò)配置觀測(cè)器的極點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在使用狀態(tài)觀測(cè)器時(shí)，
通過(guò)線性觀測(cè)器來(lái)進(jìn) 行設(shè)置，則可降低狀態(tài)觀測(cè)器維數(shù)，大大降低運(yùn)算量。
〔0020〕 卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態(tài)估計(jì)值線性化方法，
即在預(yù)測(cè)估計(jì)值附近展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)并取其線性項(xiàng)，得到近似表達(dá)式。
〔0021〕 卡爾曼濾波器采用了狀態(tài)空間的概念，從而改變了濾波問(wèn)題的一般描述，
即不是要求直接給出信號(hào)過(guò)程的二階特性或頻譜密度函數(shù)，
而是把信號(hào)看作為在白噪聲作用下的一個(gè)線性系統(tǒng)的輸出，
而且這種輸入輸出關(guān)系用一個(gè)狀態(tài)方程來(lái)描述。
這種嶄新的線性遞推濾波方法僅以有限時(shí)間的數(shù)據(jù)作為計(jì)算依據(jù)，只要求較少的統(tǒng)計(jì)資料，
不要求貯存過(guò)去 所有的觀測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)新的數(shù)據(jù)被觀測(cè)到后，只要根據(jù)新的數(shù)據(jù)和前一時(shí)刻的估計(jì)量，
借助于過(guò)程本身的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，按照一套遞推公式即可算出新的估計(jì)量。
它的計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、直接，而且有迭代的優(yōu)點(diǎn)，因此特別適于計(jì)算機(jī)的在線估算。
〔0022〕 濾波技術(shù)主要是解決如何從被噪聲污染的數(shù)據(jù)中得出真實(shí)的信息。
但對(duì)不同系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)所用的濾波算法亦不相同，本發(fā)明主要針對(duì)離散動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，
系統(tǒng)本身以及量測(cè) 數(shù)據(jù)都帶有干擾噪聲，但過(guò)程的狀態(tài)方程以及噪聲的統(tǒng)計(jì)特性都是已知的，
在此基礎(chǔ)上對(duì) 系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。
〔0023〕 由于電機(jī)是個(gè)非線性系統(tǒng)。而且在用反電勢(shì)作觀測(cè)時(shí)，反電勢(shì)的表達(dá)式是非線性的，
因此采用一種近似算法，即采用圍繞****狀態(tài)估計(jì)值線性化方法。
在預(yù)測(cè)估計(jì)值附近展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)并取其線性項(xiàng)，得到近似表達(dá)式，
這樣可類似得到非線性系統(tǒng)的一套卡爾曼 濾波器遞推公式。
〔0024〕 例如，對(duì)橋式驅(qū)動(dòng)的方波無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行線性化處理，
然后應(yīng)用線性觀測(cè)器設(shè)計(jì)降維觀測(cè)器，通過(guò)相電壓和相電流觀測(cè)反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，
從而間接檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，實(shí)現(xiàn)無(wú)位置傳感器控制。在狀態(tài)觀測(cè)的基礎(chǔ)上，
可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的狀態(tài)反饋或利用其它的現(xiàn)代控制方法，設(shè)計(jì)電機(jī)的速度控制系統(tǒng)。
和傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)比較起來(lái)，這種控制更為靈活，方案設(shè)計(jì)效率高，控制效果更好
〔0025〕 以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，
本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說(shuō)明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。
因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，
本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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