矢量控制 傳感器：有速度傳感器矢量控制方式

有速度傳感器的矢量控制方式，主要用于高精度的速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、簡單伺服控制等對控制性能要求嚴(yán)格的使用場合。在該方式下采用的速度傳感器一般是旋轉(zhuǎn)編碼器，并安裝在被控電動(dòng)機(jī)的軸端，而不是像閉環(huán)U/f控制安裝編碼器或接近開關(guān)那樣隨意。在很多時(shí)候，為了描述上的方便，也把有速度傳感器的矢量控制方式稱為閉環(huán)矢量控制或有PG反饋矢量控制，本書為了不與運(yùn)行方式中的PID閉環(huán)控制相混淆，以及與無速度傳感器矢量控制相對應(yīng)，基本采用“有速度傳感器矢量控制方式”這種稱呼。
有速度傳感器矢量控制方式的變頻調(diào)速是一種理想的控制方式，它有許多優(yōu)點(diǎn)：
1)可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，即使低速亦能運(yùn)行，因此調(diào)速范圍很寬廣，可達(dá)1000：1；
2)可以對轉(zhuǎn)矩實(shí)行精確控制；
3)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度甚快；
4)電動(dòng)機(jī)的加速度特性很好。

矢量控制 傳感器：有速度傳感器矢量控制方式詳解

編碼器pg從輸入軸看時(shí)順時(shí)針方向cw旋轉(zhuǎn)時(shí)，為a相超前，另外，正轉(zhuǎn)指令輸出時(shí)，電動(dòng)機(jī)從輸出側(cè)看時(shí)逆時(shí)針ccw旋轉(zhuǎn)。然而，一般的編碼器pg在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，安裝在負(fù)載側(cè)時(shí)為a相超前，安裝在與負(fù)載側(cè)相反時(shí)b相超前。
（3） 編碼器pg斷線動(dòng)作。如果編碼器pg斷線（即pgo），變頻器將無法得到速度反饋值，將立即報(bào)警并輸出電壓被關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)自由滑行停車，在停車過程中，故障將無法復(fù)位，直到停機(jī)為止。
（4） 編碼器pg斷線檢測時(shí)間。一般為10s以下，以確認(rèn)在此時(shí)間內(nèi)編碼器pg的斷線故障是否持續(xù)存在。
（5） 零速檢測值。本參數(shù)是為了檢測編碼器pg斷線而定義的功能，當(dāng)設(shè)定頻率大于零速檢測值，而反饋速度小于零速檢測值，并且持續(xù)時(shí)間在編碼器pg斷線檢測時(shí)間參數(shù)以上，則變頻器確認(rèn)為編碼器pg斷線故障（pgo）成立。
（6） 編碼器pg與電動(dòng)機(jī)之間的齒輪齒數(shù)。本參數(shù)是為了適應(yīng)編碼器安裝在齒輪電動(dòng)機(jī)上的情況，可設(shè)定齒輪齒數(shù)。由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式可以得出:
電動(dòng)機(jī)速度（r/min）=（從編碼器pg輸入的脈沖數(shù)×60）×（負(fù)載側(cè)齒輪齒數(shù) / 電動(dòng)機(jī)側(cè)齒輪齒數(shù)）/編碼器pg的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)
（7） 檢出電動(dòng)機(jī)的過速度。電動(dòng)機(jī)超過規(guī)定以上的轉(zhuǎn)速時(shí)，檢出故障。通常設(shè)定100％～120％的最大頻率為檢出過速度的基準(zhǔn)值，如果在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)頻率持續(xù)超出該值，則定義為電動(dòng)機(jī)過速度故障（os）。如發(fā)生該故障，變頻器自由停車。
（8） 檢出電動(dòng)機(jī)和速度指令的速度差。我們定義電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度和設(shè)定速度的差值為速度偏差，如果在一定的時(shí)間內(nèi)其速度偏差值持續(xù)超出某一范圍值（如10％時(shí)），則檢出速度偏差過大（dev）。如發(fā)生該故障，變頻器可以按照預(yù)先設(shè)定的故障停機(jī)方式停機(jī)。

矢量控制 傳感器：永磁同步電機(jī)矢量控制到無速度傳感器控制學(xué)習(xí)教程（PMSM）（一）

一個(gè)階段的學(xué)習(xí)結(jié)束了，整理了之前的過程中的學(xué)習(xí)成果，已經(jīng)過了工作的年紀(jì)，在這里稍微出一下自己做的一套永磁同步電機(jī)的教程，從基礎(chǔ)的矢量控制，到應(yīng)用性較強(qiáng)的MTPA、弱磁控制等，最后深入到無速度傳感器的控制，搜集了三種無速度的方法，足夠大家從基礎(chǔ)到深入整個(gè)過程的學(xué)習(xí)。

相信學(xué)過電機(jī)控制的同學(xué)深有體會(huì)，電機(jī)控制是一個(gè)先難后易的專業(yè)類別。為了解決電機(jī)控制入門難的問題，我將自己從一知半解到現(xiàn)在的學(xué)習(xí)記錄整理成如下七個(gè)部分學(xué)習(xí)教程。每個(gè)部分以相對應(yīng)功能的Simulink仿真模型為核心，盡可能詳細(xì)對過程中很小的但容易卡住的問題進(jìn)行解釋，作輔助理解文檔方便大家進(jìn)行學(xué)習(xí)。每個(gè)部分資料全都基于一個(gè)電機(jī)參數(shù)，是一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)教程，我有信心大家拿到這份教程，認(rèn)真學(xué)習(xí)，一定能夠走進(jìn)電機(jī)控制的大門，并且掌握它。

注：資料僅供個(gè)人學(xué)習(xí)使用，請勿另作其他用途。

主要為目錄如下：
第一部分：（基礎(chǔ)入門一） ? ? ? ? ?  PMSM雙閉環(huán)矢量控制仿真實(shí)現(xiàn)及其調(diào)參詳解第二部分：（基礎(chǔ)入門二） ? ? ? ? ?  基于模糊PI調(diào)節(jié)器的PMSM雙閉矢量控制第三部分：（進(jìn)階提升一） ? ? ? ? ?  三閉環(huán)位置控制詳解第四部分：（進(jìn)階提升二） ? ? ? ? ?  MTPA控制專題詳解第五部分：（進(jìn)階提升三） ? ? ? ? ?  MTPA+弱磁 控制多方法實(shí)現(xiàn)詳解專題第六部分：（提高：理論綜合實(shí)驗(yàn)）模糊PI+MTPA+弱磁 控制多方法實(shí)現(xiàn)詳解專題第七部分：（實(shí)踐：芯片編程） ? ? ? 基于DSP的三閉環(huán)位置控制
? ? ? ? 每個(gè)部分資料，詳細(xì)介紹~其中第一部分：PMSM雙閉環(huán)矢量控制仿真實(shí)現(xiàn)及其調(diào)參詳解適合作為基礎(chǔ)入門，對整個(gè)控制框架作一個(gè)基礎(chǔ)的了解，對坐標(biāo)變換、PI調(diào)節(jié)器、SVPWM模塊等模塊有一個(gè)基礎(chǔ)的理解，此部分應(yīng)深入的探究，對后續(xù)的每個(gè)部分理解都有直接幫助，是后面所有部分的基礎(chǔ)。 ?第二部分：基于模糊PI調(diào)節(jié)器的PMSM雙閉矢量控制是在基礎(chǔ)雙閉環(huán)矢量控制優(yōu)化了控制器，優(yōu)化傳統(tǒng)PI性能，有助于大家深入理解控制器在系統(tǒng)中的作用。第三部分：? 三閉環(huán)位置控制詳解更改了控制目標(biāo)，雙閉環(huán)控制的速度，三閉環(huán)控制的位置，有助于大家學(xué)會(huì)如何通過手段實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的控制，后續(xù)無論實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制還是磁鏈控制都是同理。第四部分：MTPA控制專題詳解是優(yōu)化了系統(tǒng)效率，通過推導(dǎo)系統(tǒng)中電流和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，選擇最小的電流輸出提升系統(tǒng)效率，有助于理解系統(tǒng)各物理量之間蘊(yùn)涵的關(guān)系。第五部分：MTPA+弱磁 控制多方法實(shí)現(xiàn)詳解專題是擴(kuò)展了系統(tǒng)應(yīng)用范圍，將電機(jī)從額定轉(zhuǎn)速應(yīng)用范圍，擴(kuò)展到3~5倍轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)用，大大提升了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。第六部分：MTPA+弱磁 控制多方法實(shí)現(xiàn)詳解專題就是將上述所有的過程結(jié)合起來進(jìn)行一個(gè)綜合應(yīng)用，單個(gè)模塊搭建相對容易，但是當(dāng)多個(gè)功能共同實(shí)現(xiàn)時(shí)難度要大很多，這個(gè)部分有助于大家學(xué)會(huì)如何調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)，統(tǒng)一調(diào)節(jié)管理各個(gè)模塊之間協(xié)同工作，這是有實(shí)際意義的，基礎(chǔ)掌握扎實(shí)后，做的最多的其實(shí)就是這個(gè)工作。第七部分：（實(shí)踐：芯片編程）就是從理論到實(shí)際電機(jī)的實(shí)現(xiàn)過程了，將仿真中的模型，轉(zhuǎn)化為代碼在平臺(tái)上跑出來，這是找工作或是學(xué)習(xí)理論的最終目標(biāo)了。

第一部分：PMSM 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)與調(diào)參詳解
另外一些是對于初學(xué)者的，對于基礎(chǔ)入門的FOC有點(diǎn)困難的同學(xué)，這部分由于之間給學(xué)弟補(bǔ)過課，所以寫的比較的詳細(xì)，有具體的調(diào)試過程和參數(shù)計(jì)算公式，以及一些我手寫的推導(dǎo)過程，書籍推薦資料等。文檔內(nèi)公式和VISO圖什么的都比較完全，可以直接復(fù)制粘貼到論文和演講PPT中，對于做課程設(shè)計(jì)和畢設(shè)的同學(xué)而言是比較好的資料。

第二部分：基于模糊PI調(diào)節(jié)器的PMSM雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)與分析詳解（雙閉環(huán)SVPWM的優(yōu)化）

此部分是在基礎(chǔ)的雙閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行的深入研究，有可能對于一些同學(xué)或者學(xué)校來說，只是純粹的雙閉環(huán)還無法滿足老師的要求，增加模糊PI調(diào)節(jié)器，這種自整定調(diào)節(jié)器，不僅能夠有效解決雙閉環(huán)控制中定速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器參數(shù)在高速和低速的不通用問題，還能提高理論的深度和廣度，模糊PI調(diào)節(jié)器是一個(gè)非常值得深入研究的智能控制方式，有需要的同學(xué)或者只是想討論的都可以加我。

第三部分：矢量控制提升——三閉環(huán)位置控制詳解

此部分是對一種不同控制目標(biāo)的控制策略——三閉環(huán)位置控制進(jìn)行專題詳解。

文檔具備以下內(nèi)容：

三閉環(huán)位置控制仿真搭建過程 + 三閉環(huán)位置控制仿真位置控制原理推導(dǎo)及其解釋重點(diǎn)：位置環(huán)+轉(zhuǎn)速環(huán)+電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)與調(diào)試過程波形記錄及其分析參考論文三閉環(huán)提升：加入前饋控制器仿真+搭建過程

文檔主要介紹了三閉環(huán)位置控制具體的實(shí)現(xiàn)過程，詳細(xì)介紹了三閉環(huán)位置控制的基本原理及其與雙閉環(huán)之間的不同之處。在公式推導(dǎo)與雙閉環(huán)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了三閉環(huán)位置控制在simulink內(nèi)的搭建過程。本文檔除了以上內(nèi)容，最重要的是詳細(xì)介紹了三個(gè)環(huán)也就是三個(gè)調(diào)節(jié)器的理論設(shè)計(jì)及其調(diào)試過程，我相信搭建過的同學(xué)知道，這是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要一些調(diào)參的經(jīng)驗(yàn)和時(shí)間，所以三環(huán)的每個(gè)環(huán)我都把理論設(shè)計(jì)和調(diào)參過程以單獨(dú)的文檔記錄下來，以供同學(xué)們能夠了解其中來由，而不是一個(gè)仿真。最終對三閉環(huán)也進(jìn)行了一個(gè)提升，加入了前饋控制器。具體如下圖

第四部分：矢量控制提升——MTPA控制專題詳解

此部分是對基于id=0的雙閉環(huán)矢量控制的一種優(yōu)化提升的控制策略——MTPA控制的專題詳解。

文檔具備以下內(nèi)容：

MTPA控制仿真搭建過程+MTPA+對比的id=0仿真MTPA公式推導(dǎo)+原理解釋PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)與調(diào)節(jié)過程參考論文波形記錄及其詳細(xì)分析（對比分析MTPA效果）

文檔主要以雙閉環(huán)為基礎(chǔ)介紹了一種對于凸極性電機(jī)而言更加優(yōu)越的控制策略——MTPA控制，詳細(xì)的介紹了MTPA控制的基本原理和公式推導(dǎo)過程，在公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，以獨(dú)立的文檔講解MTPA控制器在simulink內(nèi)的搭建實(shí)現(xiàn)過程。另外關(guān)鍵的PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，也以一個(gè)專門的文檔記錄其理論設(shè)計(jì)過程，與根據(jù)波形現(xiàn)象調(diào)節(jié)參數(shù)的過程，可以有助于大家深入理解理論的同時(shí)，能夠結(jié)合仿真模型的結(jié)果進(jìn)行調(diào)參。最后波形的分析，著重分析MTPA與id=0的效果對比，從現(xiàn)象闡述為什么MTPA可以實(shí)現(xiàn)電流利用率提升的問題。

第五部分：MTPA+弱磁 控制多方法實(shí)現(xiàn)詳解專題
此部分將MTPA和弱磁控制結(jié)合，在基礎(chǔ)MTPA控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了直接計(jì)算法（公式法）和變交軸電壓單電流調(diào)節(jié)器弱磁控制方法，從基礎(chǔ)的超前角弱磁——公式法——變交軸電壓單電流調(diào)節(jié)器法逐步深入，且在實(shí)現(xiàn)弱磁的基礎(chǔ)上，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，其中變交軸單電流調(diào)節(jié)器法動(dòng)態(tài)性能最為優(yōu)越。

第六部分：基于模糊PI調(diào)節(jié)器的永磁同步電機(jī)MTPA+弱磁控制實(shí)現(xiàn)與分析詳解
此部分相當(dāng)于時(shí)上面雙閉環(huán)控制、MTPA、弱磁控制和模糊PI的綜合設(shè)計(jì)。如果只是單個(gè)實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能其實(shí)是相對簡單的，如果想要將這些東西全結(jié)合在一起，需要同學(xué)們具備比較深厚的基礎(chǔ)，如果老師上來就讓你做這個(gè)，可能就無從下手，所以我也在此把這些內(nèi)容整合在了一起，我做出來了之后也是非常值得慶祝了一番，對此方面有興趣的可以找我探討。

第七部分：基于DSP的三閉環(huán)位置控制程序
第二部分是一個(gè)基于DSP的位置控制三閉環(huán)控制程序，且已在實(shí)際平臺(tái)上驗(yàn)證了可行性。程序內(nèi)部注釋較多，CLAKR變換模塊、PARK變換模塊、SVPWM模塊、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器PI、位置調(diào)節(jié)器PI和電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器，都有獨(dú)立的算法模塊。即使芯片不是DSP，里面的算法都是源碼，移植起來比較方便。

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上述內(nèi)容主要針對有感控制進(jìn)行解釋，下面內(nèi)容主要針對無感控制。
永磁同步電機(jī)矢量控制到無速度傳感器控制學(xué)習(xí)教程（PMSM）（二）
基礎(chǔ)控制策略學(xué)習(xí)完成后，接下來就是深入到無速度傳感器的控制，在此搜集了三種無速度的方法，分為滑模法、模型參考自適應(yīng)法、脈振高頻注入法，此三種方法涵蓋了永磁同步電機(jī)高速區(qū)和低速區(qū)的無感控制策略，足夠大家從基礎(chǔ)到深入對無感控制整個(gè)過程的學(xué)習(xí)。

主要為以下順序：
第八部分：簡略的雙閉環(huán)矢量到無速度傳感器控制教程第九部分：無速度傳感器控制——模型參考自適應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)與詳解第十部分：無位置傳感器控制——滑模觀測器無位置控制詳解第十一部分：無速度傳感器控制——脈振高頻注入（低速）
教程詳細(xì)介紹如下，

第八部分：簡略的雙閉環(huán)矢量到無速度傳感器控制教程
這個(gè)部分的教程呢其實(shí)對有一定基礎(chǔ)的同學(xué)較為適合，解釋和輔助文檔較少，但是仿真較多，參考論文較多。每個(gè)部分仿真都是我驗(yàn)證過的，如果有需要基礎(chǔ)知識(shí)框架的同學(xué)以這個(gè)文檔進(jìn)行學(xué)習(xí)，需要對電機(jī)控制世界有個(gè)宏觀體會(huì)，這個(gè)其實(shí)也是較為方便，不需要入手那么多復(fù)雜的。

總的來說，仿真的分為兩類，

第一類，id=0矢量控制，基于矢量控制的MTPA，基于矢量控制的弱磁控制，基于矢量控制的三閉環(huán)控制。第二類，無速度傳感器，滑膜控制，模型參考自適應(yīng)控制，高頻注入控制。
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第九部分：無速度傳感器控制——模型參考自適應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)與分享詳解
在基礎(chǔ)的控制理論得到夯實(shí)之后，可以試著進(jìn)軍無速度控制領(lǐng)域，對于無速度控制，模型參考自適應(yīng)是一個(gè)非常好的入門方法，可以讓你對如何實(shí)現(xiàn)無速度傳感器控制的概念有一個(gè)基本的了解，所以我做了一個(gè)模型參考自適應(yīng)詳解供大家打基礎(chǔ)。需要深入探究無速度控制的同學(xué)建議以此方法入門，然后深入了解其他方法，進(jìn)軍低速域高速域。基于數(shù)學(xué)模型的注入法，基于現(xiàn)代控制理論的各種觀測器法都是解決無速度問題的深層次控制理論，希望大家加油，我也在往這方面努力。

最近準(zhǔn)備把之前未整理出來的專題補(bǔ)上。拿到資料的同志們對我提出了非常寶貴的建議，大家都會(huì)想要從初始開始到結(jié)果，系統(tǒng)且完整的掌握知識(shí)，因此對自己的資料進(jìn)行了一些偏向性的更改，對原理推導(dǎo)過程以及仿真搭建過程更詳細(xì)的闡述。資料還在逐步的擴(kuò)展中，還請大家多加支持，多加指正，我還會(huì)繼續(xù)更新，感謝大家！！！

第十部分：無位置傳感器控制——滑模觀測器無位置控制詳解
此部分是對一種基礎(chǔ)的無位置傳感器控制方法——滑模觀測器（SMO）專題進(jìn)行講解。

文檔內(nèi)具備以下內(nèi)容：

滑模觀測器仿真搭建過程+SMO仿真滑模觀測器公式原理推導(dǎo)解釋（手寫）滑模參數(shù)與雙閉環(huán)PI參數(shù)設(shè)計(jì)與調(diào)節(jié)過程參考論文電機(jī)基本參數(shù)說明波形記錄及其簡要分析
文檔內(nèi)較為詳細(xì)的介紹了滑模觀測器的數(shù)學(xué)原理，以及滑模觀測器模塊的仿真搭建過程，這個(gè)過程以一個(gè)文檔的形式單獨(dú)記錄下來。另外關(guān)鍵的PI調(diào)節(jié)器與滑模觀測器的參數(shù)，也以一個(gè)專門的文檔記錄其理論設(shè)計(jì)過程，與根據(jù)波形現(xiàn)象調(diào)節(jié)參數(shù)的過程，可以有助于大家深入理解理論的同時(shí)，能夠結(jié)合仿真模型的結(jié)果進(jìn)行調(diào)參，深入的理解整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系。另外，將滑模觀測器封裝為mask模塊，可以在換個(gè)電機(jī)時(shí)，外部更改即可。

第十一部分：低速無速度傳感器控制——脈振高頻注入
脈振高頻電壓注入法是指在估計(jì)的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直軸上（也就是d軸）注入高頻正弦電壓，所以注入信號(hào)在靜止坐標(biāo)系中是一個(gè)脈振的高頻電壓信號(hào)。注入后，對交軸高頻電流進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，得到轉(zhuǎn)子位置和速度信息。

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矢量控制 傳感器：用于矢量控制的傳感器系統(tǒng)及方法

摘要：

本發(fā)明涉及一種傳感器系統(tǒng),用于使用微處理器(MP)電同步電機(jī),特別是紗線輸入設(shè)備(F)的永磁電機(jī)(PM)的矢量控制.由轉(zhuǎn)子(R)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的且有相同磁性的扇區(qū)永磁體(11)均勻地分布在360度范圍內(nèi).至少兩個(gè)固定的霍爾傳感器(H1,H2)沿著扇區(qū)永磁體的軌跡方向設(shè)置,所說的霍爾傳感器沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向間隔設(shè)置的方式為,每個(gè)永磁體(11)至少臨時(shí)同時(shí)激活至少兩個(gè)霍爾傳感器,而且?guī)в邢喾创判缘牧泓c(diǎn)永磁體(14)設(shè)置為至少在一個(gè)霍爾傳感器前面經(jīng)過.

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