本发明涉及电机控制，具体提供一种永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法。
背景技术：
1、永磁同步电机因其具有高可靠性、高功率密度、低振动等特点，在船舶推进、铁路牵引系统、风力发电等领域得到了广泛的应用。在矢量控制框架中，永磁同步电机通常需要一个编码器来获取转子位置。然而，在温度和湿度的急剧变化极端环境中，编码器可能会失效。因此，为了提高永磁同步电机的运行可靠性和稳定性，无位置传感器控制是一种非常有发展潜力的控制方法。对于中高速运行的永磁同步电机，基于反电动势的位置和速度提取方案因其设计简单、易于应用而受到学术界和工业界的广泛关注。通常采用观测器估计反电动势，采用锁相环实现位置和速度的提取。然而，传统的滑模观测器存在抖振，且不能在有限时间内收敛。传统的锁相环不能够处理速度斜坡加减速时的位置估计误差，严重影响了无位置传感器控制的位置估计精度。
2、因此，迫切需要设计一种新型的反电动势观测器和锁相环策略，通过设计的无位置传感器控制策略实现反电动势的精准重构和位置速度的提取，从而提高位置估计精度。
技术实现思路
1、本发明为解决上述问题，提供了一种永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，通过超螺旋观测器对永磁同步电机的反电动势进行精准重构，并在传统锁相环中增加积分补偿环节，减少了斜坡加减速时位置估计误差，进而提高位置估计精度，实现高性能的永磁同步电机控制。
2、为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
3、本发明提供的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，包括：
4、s1：建立永磁同步电机的数学动力学模型；
5、s2：根据数学动力学模型设计包括线性和非线性校正项的超螺旋观测器，通过超螺旋观测器重构永磁同步电机的反电动势；
6、s3：对重构的反电动势的进行幅值标准化处理，并通过积分补偿锁相环由反电动势估计永磁同步电机的转子位置。
7、优选的，s1中，在静止坐标系下，永磁同步电机的数学动力学模型为：
8、；
9、其中，为轴下的定子电压，为轴下的定子电压，为轴下的定子电流，为轴下的定子电流，为定子电感，为定子电阻，为轴下的反电动势，为轴下的反电动势，表示时间。
10、优选的，s2中，超螺旋观测器为：
11、；
12、其中，为轴下的定子估计电流，为轴下定子估计电流，为轴下的定子估计电流与定子电流的差值，为轴下定子估计电流与定子电流的差值，和均为增益参数，、、和均为非线性函数运算，和为线性校正项，、、和为非线性校正项。
13、优选的，非线性函数运算为：
14、；
15、其中，即为或，，sign代表符号函数。
16、优选的，重构的反电动势为：
17、；
18、其中，和分别为和的估计值，即重构的反电动势。
19、优选的，对重构的反电动势的进行幅值标准化处理的运算式为：
20、；
21、其中，和分别为标准化后的和。
22、优选的，积分补偿锁相环为：在锁相环中增加积分补偿环节。
23、优选的，基于积分补偿锁相环的转子位置估计误差为：
24、；
25、其中，为积分补偿锁相环的转子估计位置，为转子位置。
26、优选的，通过积分补偿锁相环获得的转子估计位置为：
27、；
28、其中，为通过锁相环获得的转子估计位置，为积分补偿项，为积分补偿锁相环的增益， s为拉普拉斯变换的复频率。
29、优选的，通过锁相环获得的转子估计位置为：
30、；
31、其中，为比例增益，为积分增益，为锁相环的转子位置估计误差。
32、与现有技术相比，本发明创造能够取得如下有益效果：
33、本发明通过在超螺旋观测器中引入非线性校正项，能够更有效地对系统的动态变化进行响应，并且处理系统的非线性特性和不确定性，增强观测器的收敛速度，提高反电动势的重构精度。非线性项的引入能够使得观测器在面对复杂动态和外部扰动时，保持较高的估计精度和鲁棒性。相比于传统超螺旋观测器，本发明改进的超螺旋观测器能够显著提高系统收敛速度和位置估计精度。
34、本发明在传统锁相环的基础上增加了积分补偿环节，能够减缓速度斜坡加减速时造成的位置估计误差。本发明通过改进的超螺旋观测器和积分补偿锁相环能够显著提高电机控制性能，能够在各种运行条件下提供更准确、更稳定的位置和速度估计。
1.一种永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，其特征在于，所述s1中，在静止坐标系下，永磁同步电机的数学动力学模型为：
3.如权利要求2所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，其特征在于，所述s2中，所述超螺旋观测器为：
4.如权利要求3所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，其特征在于，所述非线性函数运算为：
5.如权利要求4所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，其特征在于，重构的反电动势为：
6.如权利要求5所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，其特征在于，对重构的反电动势的进行幅值标准化处理的运算式为：
7.如权利要求1或6所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，所述积分补偿锁相环为：在锁相环中增加积分补偿环节。
8.如权利要求7所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，基于所述积分补偿锁相环的转子位置估计误差为：
9.如权利要求8所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，通过所述积分补偿锁相环获得的转子估计位置为：
10.如权利要求9所述的永磁同步电机反电动势重构和位置速度提取方法，通过锁相环获得的转子估计位置为：