Нагорный А.С., Нос О.В. Синтез наблюдателя явнополюсной синхронной машины с разрывным управлением и выходным полосовым фильтром - Журнал «Электротехнические системы и комплексы»

Аннотация

В данной статье рассмотрены прикладные вопросы синтеза наблюдателя состояния явнополюсного синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов, а также структура адаптивной подсистемы фильтрации выхода с целью снижения влияния пульсационной составляющей в оценках ЭДС вращения статора на точность восстановления текущей информации о неизмеряемых механических координатах ротора. В качестве фильтрующего выходного устройства в данной статье предложен полосовой фильтр с функцией автоматической подстройки к задающему воздействию, обеспечивающий слежение резонансной частоты за рабочей точкой электропривода. Был получен вариант математической модели алгоритма наблюдения неизмеряемых механических координат ротора явнополюсного синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов, базирующийся на скользящих режимах, а также сформирована функциональная схема данного алгоритма наблюдателя. В качестве верификации работоспособности предложенных алгоритмических решений в работе были представлены результаты цифрового моделирования в программном пакете MATLAB/Simulink. Результаты моделирования показали, что синтезированный алгоритм наблюдения на основе преднамеренной организации скользящих режимов обеспечивает качественную оценку состояния явнополюсной синхронной машины с возбуждением от постоянных магнитов, а также малую чувствительность к проявлению нестационарных свойств объекта и влиянию внешних воздействий со стороны нагрузки. Помимо этого, полосовой фильтр с функцией автоматической подстройки обеспечивает качественное подавление мультигармонических пульсаций, вызванных разрывным характером процессов в наблюдателе, по причине чего рассмотренные в данной статье структуры позволяют реализовать бездатчиковое векторное управление синхронной электрической машиной во всех квадрантах плоскости механических характеристик.

Ключевые слова

наблюдатель, явнополюсный синхронный двигатель с постоянными магнитами, векторное управление, скользящий режим, автоматическая коррекция, угловая скорость и угловое положение ротора, ошибка наблюдения

Нагорный Андрей Сергеевич – аспирант, кафед-ра проектирования технологических машин, Новоси-бирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Нос Олег Викторович – д-р техн. наук, доцент, профессор, кафедра проектирования технологических машин, Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

1. Панкратов В.В., Нос О.В., Зима Е.А. Избранные разделы теории автоматического управления: учеб. пособие. Но-восибирск: НГТУ, 2011. 222 с.

2. Kazantzis-Kravaris/Luenberger observer for the joint estima-tion of vanadium flow battery concentrations and side-reaction rates / T. Puleston, A. Cecilia, A. Clemente, R. Costa-Castello, M. Serra // Journal of Energy Storage. 2025. Vol. 139. 118760. doi: 10.1016/j.est.2025.118760

3. A power disturbance observer-based sliding mode frequency controller for grid-forming converters / W. Wang, G. Wu, F. Ke, Y. Cai, J. Li, Z. Yang, Y. Cao, Y. Li // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2025.Vol. 170. 110696. doi: 10.1016/j.ijepes.2025.110696

4. Phan D.V., Trinh H.-A., Ahn K.K. Adaptive disturbance ob-server-based terminal sliding mode algorithm for a Mini ex-cavator proton exchange membrane fuel cell air feeding system // Applied Energy. 2025. Vol. 382. 125304. doi: 10.1016/j.apenergy.2025.125304

5. Research on a novel adaptive sliding mode observer sensorless control for dual three-phase permanent magnet synchronous motors / W. Bai, J. Cai, Y. Kuang, Y. Wang, X. Hua, Z. Ma // Results in Engineering. 2025. Vol. 27. 105709. doi: 10.1016/j.rineng.2025.105709

6. A ripple suppression of sensorless FOC of PMSM electrical drive system based on MRAS / X. Chi, C. Wang, Q. Wu, J. Yang, W. Lin, P. Zeng, H. Li, M. Shao // Results in Engineer-ing. 2023. Vol. 20. 101427. doi: 10.1016/j.rineng.2023.101427

7. Kivanc O.C., Ozturk S.B., Toliyat H.A. On-line dead time compensator for PMSM drive based on current observer / En-gineering Science and Technology, an International Journal. 2022. Vol. 25. 100987. doi: 10.1016/j.jestch.2021.04.006

8. Robust predictive current control of permanent magnet syn-chronous motor using voltage coefficient matrix update / J. He, R. Tang, Q. Wu, C. Zhang, G. Wu, S. Huang // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2024. Vol. 159. 109999. doi: 10.1016/j.ijepes.2024.109999

9. Chi S., Zhang Z., Xu L. Sliding-Mode Sensorless Control of Direct-Drive PM Synchronous Motors for Washing Machine Applications / IEEE Transactions on Industry Applications. 2009. Vol. 45(2). Pp. 582-590. doi: 10.1109/TIA.2009.2013545

10. Нос О.В., Пудкова Т.В., Нос Н.И. Синтез наблюдателя электродвижущей силы вращения синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов с переключаемой структурой и самонастраивающимися подсистемами фильтрации и оценки углового положения // Научно-технический вестник информационных технологий, ме-ханики и оптики. 2024. Т. 24, № 3. С. 415-423. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-415-423

11. Нагорный А.С. Синтез наблюдателя на основе скользящих режимов состояния угла положения вала СДПМ с нагруз-кой ступенчатого типа // Актуальные проблемы электро-энергетики: сб. ст. науч.-техн. конф. Н. Новгород: Нижего-род. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева, 2025. C. 90-96.

12. Improved Sliding Mode Observer for Position Sensorless Control of Permanent Magnet Synchronous Motor / Q. An, Q. An, X. Liu, J. Zhang, K. Bi // 2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific). IEEE, 2018. doi: 10.1109/ITEC-AP.2018.8433265

13. A comparative review of radial and axial Flux PMSMs: Inno-vations in topology, design, and control / P. Samanta, S. B. Mitikiri, P. K. Sahay, V. L. Srinivas // Franklin Open. 2025. Vol. 12. 100341. doi: 10.1016/j.fraope.2025.100341

14. Проектирование электрических машин с постоянными магнитами: учебное пособие / Шевченко А.Ф., Приступ А.Г., Бухгольц Ю.Г., Честюнина Т.В., Топорков Д.М., Вяльцев Г.Б. Новосибирск: НГТУ, 2021. 152 с.

15. Zhang Z., Song Q., Ahmed B. Optimized flow rate and effi-cient shaft water cooling method for EV’s PMSM tempera-ture-dependent energy system output power increase // Case Studies in Thermal Engineering. 2024. Vol. 61. 104901. doi: 10.1016/j.csite.2024.104901

16. Sangeetha E., Ramachandran V.P. An enhanced proportional resonance controller design for the PMSM based electric ve-hicle drive system // Heliyon. 2024. Vol. 10(15). e35244. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e35244

Нагорный А.С., Нос О.В. Синтез наблюдателя явнопо-люсной синхронной машины с разрывным управлени-ем и выходным полосовым фильтром // Электротехни-ческие системы и комплексы. 2026. № 2(71). С. 35-41. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2026-2(71)-35-41

JATS XML

Подробности: Опубликовано: 09 июля 2026 г.; Обновлено: 16 июля 2026 г.; Просмотров: 51