1. 一種用于永磁無刷直流電機的轉子位置檢測方法，其特征在于，
通過狀態觀測器和卡爾曼濾波器來檢測永磁無刷直流電機的轉子位置，
其中，所述的狀態觀測器分別觀測電機的速度和轉矩波動，在觀測時，
建立一個便于線性化的電機數學模型以進行觀測，
所述的卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態估計值線性化方法，
即在預測估計值附近展開成泰勒級數并取其線性項，得到近似表達式。

2.根據權利要求1所述的用于永磁無刷直流電機的轉子位置檢測方法，其特征在于，
在通過狀態觀測器觀測電機的速度和轉矩波動時，
狀態觀測器觀測的穩定性通過配置觀測器的極點來實現。

〔0001〕 本發明涉及一種檢測方法，尤其涉及一種用于永磁無刷直流電機的轉子位置檢測方法。

〔0002〕 現代工業對電機性能的要求越來越高，而電機性能的改善不外乎通過以下兩個途徑實現，
一是對電機本體的研究，主要是采用特殊結構以改善電機性能；另一種途徑就是采用先進的控制策略。
傳統上對無刷直流電機的研究主要集中于電機本體及控制器硬件電路，
而對各種先進的自動控制策略卻少有研究。

〔0003〕 永磁無刷直流電機之所以能夠同步運行且具有有刷直流電機的良好調速性能，
是因為其逆變器功率器件的導通與關斷（對應電機繞組的導通狀態〉取決于電機轉子的位置，
困此轉子位置信號是不可少的。為了獲得轉子位置信號，
傳統的永磁無刷直流電機往往 采用外置式位置傳感器進行檢測。

〔0004〕 轉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、價格昂貴、可靠性較差；霍爾磁敏式體積小，從

霍爾元件發展到霍爾扣，可直接輸出數字信號，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，造成轉子位置誤差。

〔0005〕 不管采用哪種外置式傳感器，還存在以下共同的缺點：

〔0006〕 1.為安置傳感器而增大了電機體積，增加了電機成本；

〔0007〕 1.傳感器的連接線太多。例如，一臺三相方波電機若采用霍爾扣作傳感器，至少

需要五根連接線。當電機需要密封起來運行時，這些連接線都是不利因素；

〔0008〕 3傳感器的輸出信號都是弱電信號，因此太多太長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境及振動、高速運行等工作條件，都會

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運行的性能，因此也相對增加了生產工藝難

度；

〔0011〕 6傳感器的存在使電機的運行可靠性降低，同時增加了維護的難度。
〔0012〕 綜上所述，外置式轉子位置傳感器在一定程度上限制了永磁無刷直流電機的推廣應用。
如果能省去位置傳感器而采用其它方法檢測轉子位置，便可以克服上述缺點，
必能促進永磁無刷直流電機的進一步發展。因此，
永磁無刷直流電機的無位置傳感器控制技術成為了研究永磁無刷直流電機控制的一項重要內容。

發明內容

〔0013〕 本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，
而提供一種用于永磁無刷直流電機的轉子位置檢測方法，
該方法可靠性好，效率高，精度高、控制靈活，可實現電機的無位置傳感器 控制。

〔0014〕 實現上述目的的技術方案是：一種用于永磁無刷直流電機的轉子位置檢測方法， 其中，
通過狀態觀測器和卡爾曼濾波器來檢測永磁無刷直流電機的轉子位置，其中，
所述的狀態觀測器分別觀測電機的速度和轉矩波動，在觀測時，
建立一個便于線性化的電機數學模型以進行觀測，
所述的卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態估計值線性化方法，
即在預測估計值附近展開成泰勒級數并取其線性項，得到近似表達式。

〔0015〕 上述的用于永磁無刷直流電機的轉子位置檢測方法，其中，
在通過狀態觀測器觀 測電機的速度和轉矩波動時，
狀態觀測器觀測的穩定性通過配置觀測器的極點來實現。
〔0016〕 本發明的有益效果是：本發明通過使用狀態觀測器進行電機速度和轉矩波動的檢測，
就速度觀測而言，觀測器可以提供比傳統速度檢測方法更高的精度和滿意的響應速度；
 就轉矩波動而言，由于它無法檢測，所以只能通過觀測器進行觀測，通過本發明的方案，
能夠實現電機的無位置傳感器控制方法。

具體實施方式

〔0017〕 下面將結合一實施例對本發明作進一步說明。

〔0018〕 本發明的一種用于永磁無刷直流電機的轉子位置檢測方法，
通過狀態觀測器和卡爾曼濾波器來檢測永磁無刷直流電機的轉子位置，其中，

〔0019〕 狀態觀測器分別觀測電機的速度和轉矩波動，在觀測時，
建立一個便于線性化的電機數學模型以進行觀測；在通過狀態觀測器觀測電機的速度和轉矩波動時，
狀態觀測器觀測的穩定性通過配置觀測器的極點來實現，在使用狀態觀測器時，
通過線性觀測器來進 行設置，則可降低狀態觀測器維數，大大降低運算量。

〔0020〕 卡爾曼濾波器采用圍繞****狀態估計值線性化方法，
即在預測估計值附近展開成泰勒級數并取其線性項，得到近似表達式。

〔0021〕 卡爾曼濾波器采用了狀態空間的概念，從而改變了濾波問題的一般描述，
即不是要求直接給出信號過程的二階特性或頻譜密度函數，
而是把信號看作為在白噪聲作用下的一個線性系統的輸出，
而且這種輸入輸出關系用一個狀態方程來描述。
這種嶄新的線性遞推濾波方法僅以有限時間的數據作為計算依據，只要求較少的統計資料，
不要求貯存過去 所有的觀測數據。當新的數據被觀測到后，只要根據新的數據和前一時刻的估計量，
借助于過程本身的狀態轉移方程，按照一套遞推公式即可算出新的估計量。
它的計算過程簡單、直接，而且有迭代的優點，因此特別適于計算機的在線估算。

〔0022〕 濾波技術主要是解決如何從被噪聲污染的數據中得出真實的信息。
但對不同系統產生的數據所用的濾波算法亦不相同，本發明主要針對離散動態系統，
系統本身以及量測 數據都帶有干擾噪聲，但過程的狀態方程以及噪聲的統計特性都是已知的，
在此基礎上對 系統的狀態進行估計。

〔0023〕 由于電機是個非線性系統。而且在用反電勢作觀測時，反電勢的表達式是非線性的，
因此采用一種近似算法，即采用圍繞****狀態估計值線性化方法。
在預測估計值附近展開成泰勒級數并取其線性項，得到近似表達式，
這樣可類似得到非線性系統的一套卡爾曼 濾波器遞推公式。

〔0024〕 例如，對橋式驅動的方波無刷直流電動機的數學模型進行線性化處理，
然后應用線性觀測器設計降維觀測器，通過相電壓和相電流觀測反電勢過零點，
從而間接檢測轉子位置，實現無位置傳感器控制。在狀態觀測的基礎上，
可以設計簡單的狀態反饋或利用其它的現代控制方法，設計電機的速度控制系統。
和傳統PID調節比較起來，這種控制更為靈活，方案設計效率高，控制效果更好

〔0025〕 以上結合附圖實施例對本發明進行了詳細說明，
本領域中普通技術人員可根據上述說明對本發明做出種種變化例。
因而，實施例中的某些細節不應構成對本發明的限定，
本發明將以所附權利要求書界定的范圍作為本發明的保護范圍。