叶 青 李 雪 冯 宇 李 宇 方智毅

上海宇航系统工程研究所，上海 201109

0 引言

永磁同步电机(permanent magnetic synchronous motor, 简称PMSM)因其功率密度高、体积小、功率因数高和优越的动态响应速度[1-2]，近年来被越来越广泛地应用于空间二维转台负载的驱动控制。由PMSM驱动的空间二维转台的超低速控制是一个新的研究领域。目前，空间二维转台负载对PMSM驱动系统最低转速要求可能达到0.05(°)/s左右，对控制精度的要求也相应地越来越高。超低速PMSM系统是强耦合、非线性的，如果将传统的PI控制+T法测速方法直接用于二维转台的超低速控制，则可能出现如下3个问题：1) T法测速的估计误差较大导致速度跟踪误差较大，达不到要求的精度；2) 超低速工况下的摩擦力矩呈非线性，电缆力矩与角度成正比，传统的PI控制难以消除这两个干扰力矩的影响；3) 负载和电机的物理系数(主要是力矩系数和转动惯量)的时变性导致：根据某一组系数确定的比例、积分系数不适用于所有的工况，传统的PI控制缺乏自适应性。

国内外学者在解决PMSM低速高精度控制问题上做了很多研究[3-5]，在观测器设计和滑模控制算法的应用方面有以下研究成果。文献[6]采用插值的方法增加观测器采样周期之间的采样点，提高了观测精度。文献[7]采用了卡尔曼滤波的方法获取更优的低速工况的转速。文献[8]采用了高频注入法，在低速控制时代替机械式位置传感器来获取速度角度信息。文献[9]设计模糊PI 滑模观测器提高系统的快速性和稳定性。……