本发明涉及永磁同步电机控制领域，特别涉及一种永磁同步电机转子的位置与速度确定方法及装置。
背景技术：
随着永磁同步电机的发展，永磁同步电机被越来越广地应用在位置控制以及速度控制的系统中。
现有技术中，永磁同步电机伺服的控制系统中，都需要霍尔传感器配合编码器将采集到的速度或位置信号发送给控制器，从而使控制器根据反馈的信号进行调节。
本发明人发现上述技术中至少存在以下问题：
由于需要霍尔传感器来获取位置或速度信号，一旦传感器精度下降，会造成控制系统失去作用。因此，通过霍尔传感器对永磁同步电机伺服的控制系统，精确度低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种永磁同步电机的位置和速度估算方法，以更好提高精确度。具体而言，包括以下的技术方案：
根据本公开实施例的第一方面，提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，所述方法包括：
设置永磁同步电机在α-β坐标系下初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势，并获取初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压；
获取当前时刻的α轴检测电流、α轴检测电压、β轴检测电流和β轴检测电压，所述当前时刻为所述初始时刻之后的任一采样时刻；
根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势；
根据该前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势；
根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度；
根据当前时刻的所述电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的所述电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度。
可选的，所述根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，包括：
将当前时刻相邻的前一时刻α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压输入到α轴电流方程中，计算该当前时刻的α轴电流，所述α轴电流方程为：
其中，iα(n+1)为所述当前时刻的α轴电流，iα(n)为所述前一时刻的α轴电流，vα(n)为所述前一时刻的α轴检测电压，eα(n)为所示前一时刻的α轴反电动势，rs为电机定子绕组电阻，ts为采样周期，ls为电机定子绕组电感；
所述根据与该当前时刻相邻的前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，包括：
将当前时刻相邻的前一时刻β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压输入到β轴电流方程中，计算该当前时刻的β轴电流，所述β轴电流方程为：
其中，iβ(n+1)为所述当前时刻的β轴电流，iβ(n)为所述前一时刻的β轴电流，vβ(n)为所述前一时刻的β轴检测电压，eβ(n)为所述前一时刻的β轴反电动势，rs为电机定子绕组电阻，ts为采样周期，ls为电机定子绕组电感。
可选的，所述根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势包括：
根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子；将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；
所述根据该当前时刻β的轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势包括：
根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子；将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。
可选的，所述根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子，包括：
对当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第二差值和第二微分值；根据隶属度函数分别得到所述第二差值和第二微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对所述第二差值和第二微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到所述第二差值和第二微分值所对应模糊值；利用重心法对所述模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到所述α轴电压修正因子；
所述根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子，包括：
对当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第三差值以及该第三差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第四差值和第四微分值；根据隶属度函数分别得到所述第四差值和第四微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对所述第四差值和第四微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到所述第四差值和第四微分值所对应的模糊值；利用重心法对所述模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到所述β轴电压修正因子。
可选的，所述将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势，包括：
对α轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的α轴电压修正因子，其中通过如下公式对α轴电压修正因子进行滤波：
其中，eα(n+1)为所述当前时刻的α轴反电动势，eα(n)为所述前一时刻的α轴反电动势，fα(n+1)为所述当前时刻的α轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fpwm数字滤波器的执行的pwm频率；
将滤波后的α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；
所述将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势，包括：
对β轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的β轴电压修正因子，其中通过如下公式对β轴电压修正因子进行滤波：
其中，eβ(n+1)为所述当前时刻的β轴反电动势，eβ(n)为所述前一时刻的β轴反电动势，fβ(n+1)为所述当前时刻的β轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fpwm数字滤波器的执行的pwm频率。
将滤波后的β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。
可选的，所述根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度，包括：
根据反电动势方程，计算当前时刻的电机转子的角度，所述反电动势方程为：
θ(n)＝arctan(-eα(n)/eβ(n))
其中，θ(n)为所述当前时刻的电机转子的角度，eα(n)为所述当前时刻的α轴反电动势，eβ(n)为所述当前时刻β轴反电动势。
可选的，所述根据当前时刻的所述电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的所述电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度，包括：
将当前时刻的所述电机转子的角度和相邻的前一时刻的所述电机转子的角度输入到角速度公式中，计算电机转子的角速度，所述角速度公式为：
其中，ω为电机的角速度；θn+1为所述当前时刻的角度值；θn为所述前一时刻的角度值；kspeed为转化为标准速度单位的比例值；m为采样次数。
可选的，所述方法还包括：
根据所述电机转子的角速度计算电机转子补偿角度；
根据所述电机转子补偿角度对所述电机转子的角度进行修正。
可选的，所述根据所述电机转子的角速度计算电机转子补偿角度，包括：
通过如下公式计算所述电机转子补偿角度：
其中，θoffset为电机转子补偿角度，ω为电机转子的角速度。
根据本公开实施例的第二方面，提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于设置永磁同步电机在α-β坐标系下初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势，并获取初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压；
第二获取模块，用于获取当前时刻的α轴检测电流、α轴检测电压、β轴检测电流和β轴检测电压，所述当前时刻为所述初始时刻之后的任一采样时刻；
第三获取模块，用于根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势；
第四获取模块，用于根据该前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势；
第五获取模块，用于根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度；
第六获取模块，用于根据当前时刻的所述电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的所述电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度。
可选的，所述第三获取模块，包括：
第一计算子模块，用于将当前时刻相邻的前一时刻α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压输入到α轴电流方程中，计算该当前时刻的α轴电流，所述α轴电流方程为：
其中，iα(n+1)为所述当前时刻的α轴电流，iα(n)为所述前一时刻的α轴电流，vα(n)为所述前一时刻的α轴检测电压，eα(n)为所示前一时刻的α轴反电动势，rs为电机定子绕组电阻，ts为采样周期，ls为电机定子绕组电感；
所述第四获取模块，包括：
第二计算子模块，用于将当前时刻相邻的前一时刻β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压输入到β轴电流方程中，计算该当前时刻的β轴电流，所述β轴电流方程为：
其中，iβ(n+1)为所述当前时刻的β轴电流，iβ(n)为所述前一时刻的β轴电流，vβ(n)为所述前一时刻的β轴检测电压，eβ(n)为所述前一时刻的β轴反电动势，rs为电机定子绕组电阻，ts为采样周期，ls为电机定子绕组电感。
可选的，所述第三获取模块，还包括：
第一获取子模块，用于根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子；将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；
所述第四获取模块，还包括：
第二获取子模块，用于根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子；将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。
所述第一获取子模块，包括：
第一获取单元，对当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第二差值和第二微分值；根据隶属度函数分别得到所述第二差值和第二微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对所述第二差值和第二微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到所述第二差值和第二微分值所对应模糊值；利用重心法对所述模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到所述α轴电压修正因子；
所述第二获取子模块，包括：
第二获取单元，对当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第三差值以及该第三差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第四差值和第四微分值；根据隶属度函数分别得到所述第四差值和第四微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对所述第四差值和第四微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到所述第四差值和第四微分值所对应的模糊值；利用重心法对所述模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到所述β轴电压修正因子。
可选的，所述第一获取子模块，还包括：
第三获取单元，用于对α轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的α轴电压修正因子，其中通过如下公式对α轴电压修正因子进行滤波：
其中，eα(n+1)为所述当前时刻的α轴反电动势，eα(n)为所述前一时刻的α轴反电动势，fα(n+1)为所述当前时刻的α轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fpwm数字滤波器的执行的pwm频率；
第一增益单元，用于将滤波后的α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；
所述第二获取子模块，还包括：
第四获取单元，用于对β轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的β轴电压修正因子，其中通过如下公式对β轴电压修正因子进行滤波：
其中，eβ(n+1)为所述当前时刻的β轴反电动势，eβ(n)为所述前一时刻的β轴反电动势，fβ(n+1)为所述当前时刻的β轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fpwm数字滤波器的执行的pwm频率。
第二增益单元，用于将滤波后的β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。
可选的，所述第五获取模块，包括：
第三计算子模块，用于根据反电动势方程，计算当前时刻的电机转子的角度，所述反电动势方程为：
θ(n)＝arctan(-eα(n)/eβ(n))
其中，θ(n)为所述当前时刻的电机转子的角度，eα(n)为所述当前时刻的α轴反电动势，eβ(n)为所述当前时刻的β轴反电动势。
可选的，所述第六获取模块，包括：
第四计算子模块，用于将当前时刻的所述电机转子的角度和相邻的前一时刻的所述电机转子的角度输入到角速度公式中，计算电机转子的角速度，所述角速度公式为：
其中，ω为电机的角速度；θn+1为所述当前时刻的角度值；θn为所述前一时刻的角度值；kspeed为转化为标准速度单位的比例值；m为采样次数。
可选的，所述装置还包括：
第一计算模块，用于根据所述电机转子的角速度计算电机转子补偿角度；
第一修正模块，用于根据所述电机转子补偿角度对所述电机转子的角度进行修正。
可选的，所述第一计算模块，包括：
第四计算子模块，用于通过如下公式计算所述电机转子补偿角度：
其中，θoffset为电机转子补偿角度，ω为电机转子的角速度。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，通过当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流得到该当前时刻的α轴反电动势；通过当前时刻相邻的前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流得到该当前时刻的β轴反电动势；根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到当前时刻的电机转子的角度和角速度。通过上述方式分别得到α轴反电动势和β轴反电动势并计算电机转子的角度和角速度，可以在无需霍尔传感器的情况下获取电机转子的角度和角速度，精确度不再取决于霍尔传感器的灵敏度，避免了在霍尔传感器精度下降或受损时不能得到正确的电机转子的角度和角速度的问题，同时也减少了系统的控制结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法的流程图；
图3为本发明实施例提供一种模糊规则库；
图4为本发明实施例提供的一种隶属度函数的示意图；
图5为本发明实施例提供一种隶属度函数的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定装置的框图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本公开一示例性实施例提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，如图1所示，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
步骤s110，设置永磁同步电机在α-β坐标系下初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势，并获取初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压。
步骤s120，获取该当前时刻的α轴检测电流、α轴检测电压、β轴检测电流和β轴检测电压，该当前时刻为初始时刻之后的任一采样时刻。
步骤s130，根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势；根据该前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势。
步骤s140，根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度。
步骤s150，根据当前时刻的电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度。
通过本公开提供的方法，本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，通过当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流得到该当前时刻的α轴反电动势；通过当前时刻相邻的前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流得到该当前时刻的β轴反电动势；根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到当前时刻的电机转子的角度和角速度。通过上述方式分别得到α轴反电动势和β轴反电动势并计算电机转子的角度和角速度，可以在无需霍尔传感器的情况下获取电机转子的角度和角速度，精确度不再取决于霍尔传感器的灵敏度，避免了在霍尔传感器精度下降或受损时不能得到正确的电机转子的角度和角速度的问题，同时也减少了系统的控制结构。
图2是本发明实施例提供的一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法的流程图。该方法由计算机设备执行，参见图2，该方法包括步骤s210-步骤s260。下面具体介绍该方法的各个步骤。
步骤s210，设置永磁同步电机在α-β坐标系下初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势，并获取初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压。
需要说明的是，三相静止坐标系的a轴、b轴、c轴的交汇点所在的位置是电机定子绕组轴心所在的位置，相邻轴的相位相差120度，α-β坐标系中的α轴重合于a轴，β轴逆时针方向上超前于α轴90度。
α-β坐标系中初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势为预先设置的，一般都可设置为零或其他数值，初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压为实时获取的永磁同步电机初始时刻工作时的α轴检测电压和β轴检测电压。
步骤s220，获取该当前时刻的α轴检测电流、α轴检测电压、β轴检测电流和β轴检测电压，当前时刻为初始时刻之后的任一采样时刻。
其中，α轴检测电流是永磁同步电机定子实际工作时的α轴上的电流，β轴检测电流永磁同步电机定子实际工作时的β轴上的电流。
需要说明的是，在初始时刻，由于α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势为预先设置的，因此，并不需要通过α轴检测电流与α轴电流，β轴检测电流与β轴电流之间的关系得到对应轴的反电动势，因此，在初始时刻时并不需要获取α检测电流和β轴检测电流。而对于初始时刻之后的任一采样时刻，α轴检测电流和β轴检测电流都是通过α检测电流与α轴电流，β轴检测电流与β轴电流之间的关系计算得到对应轴的反电动势的，因此，在初始时刻之后的任一采样时刻，需要获取α轴检测电流和β轴检测电流。
步骤s230，根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势；根据该前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势；
其中，根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流的过程可以由以下步骤来实现：
将当前时刻相邻的前一时刻α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压输入到α轴电流方程中，计算该当前时刻的α轴电流，该α轴电流方程为：
式中，iα(n+1)为当前时刻的α轴电流，iα(n)为前一时刻的α轴电流，vα(n)为前一时刻的α轴检测电压，eα(n)为所示前一时刻的α轴反电动势，rs为电机定子绕组电阻，ts为采样周期，ls为电机定子绕组电感。
其中，根据与该当前时刻相邻的前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流的过程可以由以下步骤来实现：
将当前时刻相邻的前一时刻β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压输入到β轴电流方程中，计算该当前时刻的β轴电流，该β轴电流方程为：
式中，iβ(n+1)为当前时刻的β轴电流，iβ(n)为前一时刻的β轴电流，vβ(n)为前一时刻的β轴检测电压，eβ(n)为前一时刻的β轴反电动势，rs为电机定子绕组电阻，ts为采样周期，ls为电机定子绕组电感。
需要说明的是，第n+1个采样时刻即当前时刻，第n个采样时刻即前一时刻，电机定子绕组电阻和电机定子绕组电感可以在永磁同步电机中实际测量得到，采样周期可以预先进行设置。
其中，根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势的过程可以由以下步骤来实现：
根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子；将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；
其中，根据该当前时刻β的轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势的过程可以由以下步骤来实现：
根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子；将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。
其中，根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子的过程可以由以下步骤来实现：
对当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第二差值和第二微分值；根据隶属度函数分别得到第二差值和第二微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对第二差值和第二微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到第二差值和第二微分值所对应模糊值；利用重心法对模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到α轴电压修正因子；
其中，根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子的过程可以由以下步骤来实现：
对当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第三差值以及该第三差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第四差值和第四微分值；根据隶属度函数分别得到第四差值和第四微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对第四差值和第四微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到第四差值和第四微分值所对应的模糊值；利用重心法对模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到β轴电压修正因子。
需要说明的是，上述任一轴的论域变换为将输入的变量的基本论域通过尺度变换为各自的论域范围，输入变量的基本论域为输入变量的实际变化范围。如图3所示为由49条规则组成的模糊规则库。图3中的
其中，图3、图4、图5中的nb表示负大，nm表示负中，ns表示负小，zo表示零，ps表示正小，pm表示正中，pb表示正大。
举例说明，将第一差值以及该第一差值在时间上的微分值、第三差值以及该第三差值在时间上的微分值乘以相应的量化因子，尺度变换到论域[-33]，然后根据如图4、图5的隶属度函数将第二差值、第二微分值、第四差值和第四微分值进行模糊化得到模糊子集，通过模糊规则库查询得到模糊子集所对应的模糊值，对模糊值进行处理就可以得到电压修正因子。
其中，将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势的过程可以由以下步骤来实现：
对α轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的α轴电压修正因子，其中通过如下公式对α轴电压修正因子进行滤波：
式中，eα(n+1)为当前时刻的α轴反电动势，eα(n)为前一时刻的α轴反电动势，fα(n+1)为当前时刻的α轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fpwm数字滤波器的执行的pwm频率；
将滤波后的α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；
将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势的过程可以由以下步骤来实现：
对β轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的β轴电压修正因子，其中通过如下公式对β轴电压修正因子进行滤波：
式中，eβ(n+1)为当前时刻的β轴反电动势，eβ(n)为前一时刻的β轴反电动势，fβ(n+1)为当前时刻的β轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fpwm数字滤波器的执行的pwm频率。
将滤波后的β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。
需要说明的是，获得的电压修正因子一般含有高频分量，实施过程中，需要通过一阶低通滤波器对其进行滤波。并且，低通滤波器的时间常数设置必须足够小以保证充足的低频分量。因此低通滤波器的截止频率fc需要根据所跟踪的定子电流的基频ωr进行设计，实施过程中
步骤s240，根据反电动势方程，计算当前时刻的电机转子的角度，反电动势方程为：
θ(n)＝arctan(-eα(n)/eβ(n))
其中，θ(n)为当前时刻的电机转子的角度，eα(n)为当前时刻的α轴反电动势，eβ(n)为当前时刻的β轴反电动势。
步骤s250，根据当前时刻的电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度，包括：
将当前时刻的电机转子的角度和相邻的前一时刻的电机转子的角度输入到角速度公式中，计算电机转子的角速度，角速度公式为：
其中，ω为电机的角速度；θn+1为当前时刻的角度值；θn为前一时刻的角度值；kspeed为转化为标准速度单位的比例值；m为采样次数。
为确保计算角速度时获得较为平滑的信号，可对得到的角速度通过一阶滤波器进行滤波。
步骤s260，根据电机转子的角速度计算电机转子补偿角度；根据电机转子补偿角度对电机转子的角度进行修正。
需要说明的是，低通滤波器在对电机位置进行计算时，造成了不可避免的相移，需要对电机的位置相角进行补偿。对应在不同转速下不同频率的反电势信号，需要利用不同的相移对电机转子角度进行补偿，在对电机转子角度进行补偿时，用于通过如下公式计算电机转子补偿角度：
其中，θoffset为电机转子补偿角度，ω为电机转子的角速度。
图6是本发明实施例提供的一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定装置，所述装置包括：
第一获取模块610，用于设置永磁同步电机在α-β坐标系下初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势，并获取初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压。
第二获取模块620，用于获取该当前时刻的α轴检测电流、α轴检测电压、β轴检测电流和β轴检测电压，当前时刻为初始时刻之后的任一采样时刻。
第三获取模块630，用于根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势。
第四获取模块640，用于根据该前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势。
第五获取模块650，用于根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度；
第六获取模块660，用于根据当前时刻的电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度。
其中，第三获取模块630，包括：
第一计算子模块，用于将当前时刻相邻的前一时刻α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压输入到α轴电流方程中，计算该当前时刻的α轴电流，α轴电流方程为：
其中，iα(n+1)为当前时刻的α轴电流，iα(n)为前一时刻的α轴电流，vα(n)为前一时刻的α轴检测电压，eα(n)为所示前一时刻的α轴反电动势，rs为电机定子绕组电阻，ts为采样周期，ls为电机定子绕组电感。
其中，第四获取模块640，包括：
第二计算子模块，用于将当前时刻相邻的前一时刻β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压输入到β轴电流方程中，计算该当前时刻的β轴电流，β轴电流方程为：
其中，iβ(n+1)为当前时刻的β轴电流，iβ(n)为前一时刻的β轴电流，vβ(n)为前一时刻的β轴检测电压，eβ(n)为前一时刻的β轴反电动势，rs为电机定子绕组电阻，ts为采样周期，ls为电机定子绕组电感。
其中，第三获取模块630，还包括：
第一获取子模块，用于根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子；将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势。
其中，第四获取模块640，还包括：
第二获取子模块，用于根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子；将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。
第一获取子模块，包括：
第一获取单元，用于对当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第二差值和第二微分值；根据隶属度函数分别得到第二差值和第二微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对第二差值和第二微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到第二差值和第二微分值所对应模糊值；利用重心法对模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到α轴电压修正因子；
第二获取子模块，包括：
第二获取单元，对当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第三差值以及该第三差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第四差值和第四微分值；根据隶属度函数分别得到第四差值和第四微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对第四差值和第四微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到第四差值和第四微分值所对应的模糊值；利用重心法对模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到β轴电压修正因子。
其中，第一获取子模块，还包括：
第三获取单元，用于对α轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的α轴电压修正因子，其中通过如下公式对α轴电压修正因子进行滤波：
其中，eα(n+1)为当前时刻的α轴反电动势，eα(n)为前一时刻的α轴反电动势，fα(n+1)为当前时刻的α轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fpwm数字滤波器的执行的pwm频率。
第一增益单元，用于将滤波后的α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势。
第二获取子模块，还包括：
第四获取单元，用于对β轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的β轴电压修正因子，其中通过如下公式对β轴电压修正因子进行滤波：
其中，eβ(n+1)为当前时刻的β轴反电动势，eβ(n)为前一时刻的β轴反电动势，fβ(n+1)为当前时刻的β轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fpwm数字滤波器的执行的pwm频率。
第二增益单元，用于将滤波后的β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。
其中，第五获取模块650，包括：
第三计算子模块，用于根据反电动势方程，计算当前时刻的电机转子的角度，反电动势方程为：
θ(n)＝arctan(-eα(n)/eβ(n))
其中，θ(n)为当前时刻的电机转子的角度，eα(n)为当前时刻的α轴反电动势，eβ(n)为当前时刻的β轴反电动势。
其中，第六获取模块，包括：
第四计算子模块，用于将当前时刻的电机转子的角度和相邻的前一时刻的电机转子的角度输入到角速度公式中，计算电机转子的角速度，角速度公式为：
其中，ω为电机的角速度；θn+1为当前时刻的角度值；θn为前一时刻的角度值；kspeed为转化为标准速度单位的比例值；m为采样次数。
其中，所述装置还包括：
第一计算模块，用于根据电机转子的角速度计算电机转子补偿角度；
第一修正模块，用于根据电机转子补偿角度对电机转子的角度进行修正。
其中，第一计算模块，包括：
第四计算子模块，用于通过如下公式计算电机转子补偿角度：
其中，θoffset为电机转子补偿角度，ω为电机转子的角速度。
本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，
本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，通过当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流得到该当前时刻的α轴反电动势；通过当前时刻相邻的前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流得到该当前时刻的β轴反电动势；根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到当前时刻的电机转子的角度和角速度。通过上述方式分别得到α轴反电动势和β轴反电动势并计算电机转子的角度和角速度，可以在无需霍尔传感器的情况下获取电机转子的角度和角速度，精确度不再取决于霍尔传感器的灵敏度，避免了在霍尔传感器精度下降或受损时不能得到正确的电机转子的角度和角速度的问题，同时也减少了系统的控制结构。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。