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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、轉矩控制、簡單伺服控制等對控制性能要求嚴格的使用場合。在該方式下采用的速度傳感器一般是旋轉編碼器，并安裝在被控電動機的軸端，而不是像閉環U/f控制安裝編碼器或接近開關那樣隨意。在很多時候，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矢量控制或有PG反饋矢量控制，本書為了不與運行方式中的PID閉環控制相混淆，以及與無速度傳感器矢量控制相對應，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速是一種理想的控制方式，它有許多優點：
1)可以從零轉速起進行速度控制，即使低速亦能運行，因此調速范圍很寬廣，可達1000：1；
2)可以對轉矩實行精確控制；
3)系統的動態響應速度甚快；
4)電動機的加速度特性很好。

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從輸入軸看時順時針方向cw旋轉時，為a相超前，另外，正轉指令輸出時，電動機從輸出側看時逆時針ccw旋轉。然而，一般的編碼器pg在電動機正轉時，安裝在負載側時為a相超前，安裝在與負載側相反時b相超前。
（3） 編碼器pg斷線動作。如果編碼器pg斷線（即pgo），變頻器將無法得到速度反饋值，將立即報警并輸出電壓被關閉，電動機自由滑行停車，在停車過程中，故障將無法復位，直到停機為止。
（4） 編碼器pg斷線檢測時間。一般為10s以下，以確認在此時間內編碼器pg的斷線故障是否持續存在。
（5） 零速檢測值。本參數是為了檢測編碼器pg斷線而定義的功能，當設定頻率大于零速檢測值，而反饋速度小于零速檢測值，并且持續時間在編碼器pg斷線檢測時間參數以上，則變頻器確認為編碼器pg斷線故障（pgo）成立。
（6） 編碼器pg與電動機之間的齒輪齒數。本參數是為了適應編碼器安裝在齒輪電動機上的情況，可設定齒輪齒數。由電動機轉速公式可以得出:
電動機速度（r/min）=（從編碼器pg輸入的脈沖數×60）×（負載側齒輪齒數 / 電動機側齒輪齒數）/編碼器pg的每轉脈沖數
（7） 檢出電動機的過速度。電動機超過規定以上的轉速時，檢出故障。通常設定100％～120％的最大頻率為檢出過速度的基準值，如果在預定的時間內頻率持續超出該值，則定義為電動機過速度故障（os）。如發生該故障，變頻器自由停車。
（8） 檢出電動機和速度指令的速度差。我們定義電動機的實際速度和設定速度的差值為速度偏差，如果在一定的時間內其速度偏差值持續超出某一范圍值（如10％時），則檢出速度偏差過大（dev）。如發生該故障，變頻器可以按照預先設定的故障停機方式停機。

矢量控制 傳感器：永磁同步電機矢量控制到無速度傳感器控制學習教程（PMSM）（一）

一個階段的學習結束了，整理了之前的過程中的學習成果，已經過了工作的年紀，在這里稍微出一下自己做的一套永磁同步電機的教程，從基礎的矢量控制，到應用性較強的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，足夠大家從基礎到深入整個過程的學習。

相信學過電機控制的同學深有體會，電機控制是一個先難后易的專業類別。為了解決電機控制入門難的問題，我將自己從一知半解到現在的學習記錄整理成如下七個部分學習教程。每個部分以相對應功能的Simulink仿真模型為核心，盡可能詳細對過程中很小的但容易卡住的問題進行解釋，作輔助理解文檔方便大家進行學習。每個部分資料全都基于一個電機參數，是一個系統的學習教程，我有信心大家拿到這份教程，認真學習，一定能夠走進電機控制的大門，并且掌握它。

注：資料僅供個人學習使用，請勿另作其他用途。

主要為目錄如下：
第一部分：（基礎入門一） ? ? ? ? ?  PMSM雙閉環矢量控制仿真實現及其調參詳解第二部分：（基礎入門二） ? ? ? ? ?  基于模糊PI調節器的PMSM雙閉矢量控制第三部分：（進階提升一） ? ? ? ? ?  三閉環位置控制詳解第四部分：（進階提升二） ? ? ? ? ?  MTPA控制專題詳解第五部分：（進階提升三） ? ? ? ? ?  MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題第六部分：（提高：理論綜合實驗）模糊PI+MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題第七部分：（實踐：芯片編程） ? ? ? 基于DSP的三閉環位置控制
? ? ? ? 每個部分資料，詳細介紹~其中第一部分：PMSM雙閉環矢量控制仿真實現及其調參詳解適合作為基礎入門，對整個控制框架作一個基礎的了解，對坐標變換、PI調節器、SVPWM模塊等模塊有一個基礎的理解，此部分應深入的探究，對后續的每個部分理解都有直接幫助，是后面所有部分的基礎。 ?第二部分：基于模糊PI調節器的PMSM雙閉矢量控制是在基礎雙閉環矢量控制優化了控制器，優化傳統PI性能，有助于大家深入理解控制器在系統中的作用。第三部分：? 三閉環位置控制詳解更改了控制目標，雙閉環控制的速度，三閉環控制的位置，有助于大家學會如何通過手段實現目標的控制，后續無論實現轉矩控制還是磁鏈控制都是同理。第四部分：MTPA控制專題詳解是優化了系統效率，通過推導系統中電流和轉矩的關系，選擇最小的電流輸出提升系統效率，有助于理解系統各物理量之間蘊涵的關系。第五部分：MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題是擴展了系統應用范圍，將電機從額定轉速應用范圍，擴展到3~5倍轉速范圍應用，大大提升了系統的應用范圍。第六部分：MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題就是將上述所有的過程結合起來進行一個綜合應用，單個模塊搭建相對容易，但是當多個功能共同實現時難度要大很多，這個部分有助于大家學會如何調試整個系統，統一調節管理各個模塊之間協同工作，這是有實際意義的，基礎掌握扎實后，做的最多的其實就是這個工作。第七部分：（實踐：芯片編程）就是從理論到實際電機的實現過程了，將仿真中的模型，轉化為代碼在平臺上跑出來，這是找工作或是學習理論的最終目標了。

第一部分：PMSM 雙閉環控制系統仿真實現與調參詳解
另外一些是對于初學者的，對于基礎入門的FOC有點困難的同學，這部分由于之間給學弟補過課，所以寫的比較的詳細，有具體的調試過程和參數計算公式，以及一些我手寫的推導過程，書籍推薦資料等。文檔內公式和VISO圖什么的都比較完全，可以直接復制粘貼到論文和演講PPT中，對于做課程設計和畢設的同學而言是比較好的資料。

第二部分：基于模糊PI調節器的PMSM雙閉環控制實現與分析詳解（雙閉環SVPWM的優化）

此部分是在基礎的雙閉環控制的基礎上進行的深入研究，有可能對于一些同學或者學校來說，只是純粹的雙閉環還無法滿足老師的要求，增加模糊PI調節器，這種自整定調節器，不僅能夠有效解決雙閉環控制中定速度環PI調節器參數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調節器是一個非常值得深入研究的智能控制方式，有需要的同學或者只是想討論的都可以加我。

第三部分：矢量控制提升——三閉環位置控制詳解

此部分是對一種不同控制目標的控制策略——三閉環位置控制進行專題詳解。

文檔具備以下內容：

三閉環位置控制仿真搭建過程 + 三閉環位置控制仿真位置控制原理推導及其解釋重點：位置環+轉速環+電流環PI調節器設計與調試過程波形記錄及其分析參考論文三閉環提升：加入前饋控制器仿真+搭建過程

文檔主要介紹了三閉環位置控制具體的實現過程，詳細介紹了三閉環位置控制的基本原理及其與雙閉環之間的不同之處。在公式推導與雙閉環的基礎上，詳細介紹了三閉環位置控制在simulink內的搭建過程。本文檔除了以上內容，最重要的是詳細介紹了三個環也就是三個調節器的理論設計及其調試過程，我相信搭建過的同學知道，這是一個復雜的過程，需要一些調參的經驗和時間，所以三環的每個環我都把理論設計和調參過程以單獨的文檔記錄下來，以供同學們能夠了解其中來由，而不是一個仿真。最終對三閉環也進行了一個提升，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的雙閉環矢量控制的一種優化提升的控制策略——MTPA控制的專題詳解。

文檔具備以下內容：

MTPA控制仿真搭建過程+MTPA+對比的id=0仿真MTPA公式推導+原理解釋PI調節器設計與調節過程參考論文波形記錄及其詳細分析（對比分析MTPA效果）

文檔主要以雙閉環為基礎介紹了一種對于凸極性電機而言更加優越的控制策略——MTPA控制，詳細的介紹了MTPA控制的基本原理和公式推導過程，在公式推導的基礎上，以獨立的文檔講解MTPA控制器在simulink內的搭建實現過程。另外關鍵的PI調節器的參數，也以一個專門的文檔記錄其理論設計過程，與根據波形現象調節參數的過程，可以有助于大家深入理解理論的同時，能夠結合仿真模型的結果進行調參。最后波形的分析，著重分析MTPA與id=0的效果對比，從現象闡述為什么MTPA可以實現電流利用率提升的問題。

第五部分：MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題
此部分將MTPA和弱磁控制結合，在基礎MTPA控制的基礎上，實現了直接計算法（公式法）和變交軸電壓單電流調節器弱磁控制方法，從基礎的超前角弱磁——公式法——變交軸電壓單電流調節器法逐步深入，且在實現弱磁的基礎上，持續優化系統的動態性能，其中變交軸單電流調節器法動態性能最為優越。

第六部分：基于模糊PI調節器的永磁同步電機MTPA+弱磁控制實現與分析詳解
此部分相當于時上面雙閉環控制、MTPA、弱磁控制和模糊PI的綜合設計。如果只是單個實現一個功能其實是相對簡單的，如果想要將這些東西全結合在一起，需要同學們具備比較深厚的基礎，如果老師上來就讓你做這個，可能就無從下手，所以我也在此把這些內容整合在了一起，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的三閉環位置控制程序
第二部分是一個基于DSP的位置控制三閉環控制程序，且已在實際平臺上驗證了可行性。程序內部注釋較多，CLAKR變換模塊、PARK變換模塊、SVPWM模塊、轉速調節器PI、位置調節器PI和電流環PI調節器，都有獨立的算法模塊。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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上述內容主要針對有感控制進行解釋，下面內容主要針對無感控制。
永磁同步電機矢量控制到無速度傳感器控制學習教程（PMSM）（二）
基礎控制策略學習完成后，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、模型參考自適應法、脈振高頻注入法，此三種方法涵蓋了永磁同步電機高速區和低速區的無感控制策略，足夠大家從基礎到深入對無感控制整個過程的學習。

主要為以下順序：
第八部分：簡略的雙閉環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——模型參考自適應控制實現與詳解第十部分：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）
教程詳細介紹如下，

第八部分：簡略的雙閉環矢量到無速度傳感器控制教程
這個部分的教程呢其實對有一定基礎的同學較為適合，解釋和輔助文檔較少，但是仿真較多，參考論文較多。每個部分仿真都是我驗證過的，如果有需要基礎知識框架的同學以這個文檔進行學習，需要對電機控制世界有個宏觀體會，這個其實也是較為方便，不需要入手那么多復雜的。

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控制。第二類，無速度傳感器，滑膜控制，模型參考自適應控制，高頻注入控制。
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第九部分：無速度傳感器控制——模型參考自適應控制實現與分享詳解
在基礎的控制理論得到夯實之后，可以試著進軍無速度控制領域，對于無速度控制，模型參考自適應是一個非常好的入門方法，可以讓你對如何實現無速度傳感器控制的概念有一個基本的了解，所以我做了一個模型參考自適應詳解供大家打基礎。需要深入探究無速度控制的同學建議以此方法入門，然后深入了解其他方法，進軍低速域高速域。基于數學模型的注入法，基于現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。

最近準備把之前未整理出來的專題補上。拿到資料的同志們對我提出了非常寶貴的建議，大家都會想要從初始開始到結果，系統且完整的掌握知識，因此對自己的資料進行了一些偏向性的更改，對原理推導過程以及仿真搭建過程更詳細的闡述。資料還在逐步的擴展中，還請大家多加支持，多加指正，我還會繼續更新，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的無位置傳感器控制方法——滑模觀測器（SMO）專題進行講解。

文檔內具備以下內容：

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解釋（手寫）滑模參數與雙閉環PI參數設計與調節過程參考論文電機基本參數說明波形記錄及其簡要分析
文檔內較為詳細的介紹了滑模觀測器的數學原理，以及滑模觀測器模塊的仿真搭建過程，這個過程以一個文檔的形式單獨記錄下來。另外關鍵的PI調節器與滑模觀測器的參數，也以一個專門的文檔記錄其理論設計過程，與根據波形現象調節參數的過程，可以有助于大家深入理解理論的同時，能夠結合仿真模型的結果進行調參，深入的理解整個系統各個物理量之間的內在聯系。另外，將滑模觀測器封裝為mask模塊，可以在換個電機時，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的同步旋轉坐標系的直軸上（也就是d軸）注入高頻正弦電壓，所以注入信號在靜止坐標系中是一個脈振的高頻電壓信號。注入后，對交軸高頻電流進行調制解調，得到轉子位置和速度信息。

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矢量控制 傳感器：用于矢量控制的傳感器系統及方法

摘要：

本發明涉及一種傳感器系統,用于使用微處理器(MP)電同步電機,特別是紗線輸入設備(F)的永磁電機(PM)的矢量控制.由轉子(R)轉動驅動的且有相同磁性的扇區永磁體(11)均勻地分布在360度范圍內.至少兩個固定的霍爾傳感器(H1,H2)沿著扇區永磁體的軌跡方向設置,所說的霍爾傳感器沿轉動方向間隔設置的方式為,每個永磁體(11)至少臨時同時激活至少兩個霍爾傳感器,而且帶有相反磁性的零點永磁體(14)設置為至少在一個霍爾傳感器前面經過.

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