1. 一种用于永磁无刷直流电机的转子位置检测方法，其特征在于，
通过状态观测器和卡尔曼滤波器来检测永磁无刷直流电机的转子位置，
其中，所述的状态观测器分别观测电机的速度和转矩波动，在观测时，
建立一个便于线性化的电机数学模型以进行观测，
所述的卡尔曼滤波器采用围绕最新状态估计值线性化方法，
即在预测估计值附近展开成泰勒级数并取其线性项，得到近似表达式。

2.根据权利要求1所述的用于永磁无刷直流电机的转子位置检测方法，其特征在于，
在通过状态观测器观测电机的速度和转矩波动时，
状态观测器观测的稳定性通过配置观测器的极点来实现。

〔0001〕 本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种用于永磁无刷直流电机的转子位置检测方法。

〔0002〕 现代工业对电机性能的要求越来越高，而电机性能的改善不外乎通过以下两个途径实现，
一是对电机本体的研究，主要是采用特殊结构以改善电机性能；另一种途径就是采用先进的控制策略。
传统上对无刷直流电机的研究主要集中于电机本体及控制器硬件电路，
而对各种先进的自动控制策略却少有研究。

〔0003〕 永磁无刷直流电机之所以能够同步运行且具有有刷直流电机的良好调速性能，
是因为其逆变器功率器件的导通与关断（对应电机绕组的导通状态〉取决于电机转子的位置，
困此转子位置信号是不可少的。为了获得转子位置信号，
传统的永磁无刷直流电机往往 采用外置式位置传感器进行检测。

〔0004〕 转子位置传感器有电磁式、光电式、霍尔磁敏式等多种形式。电磁式体积大，抗干

扰能力差，目前已不多用。光电式体积较大、价格昂贵、可靠性较差；霍尔磁敏式体积小，从

霍尔元件发展到霍尔扣，可直接输出数字信号，使用比较方便，但霍尔磁敏式传感器往往存

在一定程度上的磁不敏感区，造成转子位置误差。

〔0005〕 不管采用哪种外置式传感器，还存在以下共同的缺点：

〔0006〕 1.为安置传感器而增大了电机体积，增加了电机成本；

〔0007〕 1.传感器的连接线太多。例如，一台三相方波电机若采用霍尔扣作传感器，至少

需要五根连接线。当电机需要密封起来运行时，这些连接线都是不利因素；

〔0008〕 3传感器的输出信号都是弱电信号，因此太多太长的连接线都容易引入干扰；

〔0009〕 4高温、低温、污浊空气和易腐蚀等工作环境及振动、高速运行等工作条件，都会

降低传感器的可靠性。若传感器损坏，还可能引起逆变器等其它部件的损坏；

〔0010〕 5传感器的安装精度直接影响到电机运行的性能，因此也相对增加了生产工艺难

度；

〔0011〕 6传感器的存在使电机的运行可靠性降低，同时增加了维护的难度。
〔0012〕 综上所述，外置式转子位置传感器在一定程度上限制了永磁无刷直流电机的推广应用。
如果能省去位置传感器而采用其它方法检测转子位置，便可以克服上述缺点，
必能促进永磁无刷直流电机的进一步发展。因此，
永磁无刷直流电机的无位置传感器控制技术成为了研究永磁无刷直流电机控制的一项重要内容。

发明内容

〔0013〕 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，
而提供一种用于永磁无刷直流电机的转子位置检测方法，
该方法可靠性好，效率高，精度高、控制灵活，可实现电机的无位置传感器 控制。

〔0014〕 实现上述目的的技术方案是：一种用于永磁无刷直流电机的转子位置检测方法， 其中，
通过状态观测器和卡尔曼滤波器来检测永磁无刷直流电机的转子位置，其中，
所述的状态观测器分别观测电机的速度和转矩波动，在观测时，
建立一个便于线性化的电机数学模型以进行观测，
所述的卡尔曼滤波器采用围绕最新状态估计值线性化方法，
即在预测估计值附近展开成泰勒级数并取其线性项，得到近似表达式。

〔0015〕 上述的用于永磁无刷直流电机的转子位置检测方法，其中，
在通过状态观测器观 测电机的速度和转矩波动时，
状态观测器观测的稳定性通过配置观测器的极点来实现。
〔0016〕 本发明的有益效果是：本发明通过使用状态观测器进行电机速度和转矩波动的检测，
就速度观测而言，观测器可以提供比传统速度检测方法更高的精度和满意的响应速度；
 就转矩波动而言，由于它无法检测，所以只能通过观测器进行观测，通过本发明的方案，
能够实现电机的无位置传感器控制方法。

具体实施方式

〔0017〕 下面将结合一实施例对本发明作进一步说明。

〔0018〕 本发明的一种用于永磁无刷直流电机的转子位置检测方法，
通过状态观测器和卡尔曼滤波器来检测永磁无刷直流电机的转子位置，其中，

〔0019〕 状态观测器分别观测电机的速度和转矩波动，在观测时，
建立一个便于线性化的电机数学模型以进行观测；在通过状态观测器观测电机的速度和转矩波动时，
状态观测器观测的稳定性通过配置观测器的极点来实现，在使用状态观测器时，
通过线性观测器来进 行设置，则可降低状态观测器维数，大大降低运算量。

〔0020〕 卡尔曼滤波器采用围绕最新状态估计值线性化方法，
即在预测估计值附近展开成泰勒级数并取其线性项，得到近似表达式。

〔0021〕 卡尔曼滤波器采用了状态空间的概念，从而改变了滤波问题的一般描述，
即不是要求直接给出信号过程的二阶特性或频谱密度函数，
而是把信号看作为在白噪声作用下的一个线性系统的输出，
而且这种输入输出关系用一个状态方程来描述。
这种崭新的线性递推滤波方法仅以有限时间的数据作为计算依据，只要求较少的统计资料，
不要求贮存过去 所有的观测数据。当新的数据被观测到后，只要根据新的数据和前一时刻的估计量，
借助于过程本身的状态转移方程，按照一套递推公式即可算出新的估计量。
它的计算过程简单、直接，而且有迭代的优点，因此特别适于计算机的在线估算。

〔0022〕 滤波技术主要是解决如何从被噪声污染的数据中得出真实的信息。
但对不同系统产生的数据所用的滤波算法亦不相同，本发明主要针对离散动态系统，
系统本身以及量测 数据都带有干扰噪声，但过程的状态方程以及噪声的统计特性都是已知的，
在此基础上对 系统的状态进行估计。

〔0023〕 由于电机是个非线性系统。而且在用反电势作观测时，反电势的表达式是非线性的，
因此采用一种近似算法，即采用围绕最新状态估计值线性化方法。
在预测估计值附近展开成泰勒级数并取其线性项，得到近似表达式，
这样可类似得到非线性系统的一套卡尔曼 滤波器递推公式。

〔0024〕 例如，对桥式驱动的方波无刷直流电动机的数学模型进行线性化处理，
然后应用线性观测器设计降维观测器，通过相电压和相电流观测反电势过零点，
从而间接检测转子位置，实现无位置传感器控制。在状态观测的基础上，
可以设计简单的状态反馈或利用其它的现代控制方法，设计电机的速度控制系统。
和传统PID调节比较起来，这种控制更为灵活，方案设计效率高，控制效果更好

〔0025〕 以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，
本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。
因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，
本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。