题目：基于REKF算法的永磁同步电机无传感器控制系统研究

随着我国经济的持续高速发展，能源消耗过大问题日益突出，而现有的高压鼓风机、压缩机等旋转动力机械多采用多级式和增速齿轮式驱动，导致系统体积庞大、系统能耗高、噪声污染严重。高速高能量密度磁悬浮永磁电机（PMSM）具有能量密度大、重量轻、转速高、可直接驱动叶轮机械等优点，可显著提高系统效率和节约能源，已经成为国内外研究的热点。高速电机控制技术是高能量密度磁悬浮PMSM研究中的关键技术之一，本文针对宽转速范围下转子位置和速度的无传感器高精度检测问题，完成如下研究工作。

根据高速磁悬浮PMSM的结构原理建立其数学模型，分析了永磁电机矢量控制方法，针对宽转速范围下高速磁悬浮PMSM转子位置与速度的无传感器高精度检测问题，以及高转速条件下的强电磁干扰对转子位置和速度检测的影响，提出了抗差扩展卡尔曼滤波器（REKF）无传感器检测方法，对基于高速磁悬浮PMSM数学模型的REKF算法递推计算过程进行了推导与建模，研究分析了此方法在高速磁悬浮PMSM宽转速范围下转子速度和位置无传感器检测的准确性与鲁棒性等性能。

针对基于REKF算法转子位置和速度的无传感器检测的参数整定问题，提出了一种闭环最优化参数值整定方法。首先利用位置传感器测量得到的转子位置、速度值作为参考，实现对REKF算法的参数开环整定；再将REKF算法估计结果反馈至系统形成无传感器闭环调速系统，设定系统超调量和稳定时间为衡量REKF算法参数准确性的最优量化指标，对REKF算法参数值进行闭环优化整定，最终得到最优的REKF算法参数，并总结出一套适合于工程应用的REKF算法参数整定流程。

最后以4kW高速磁悬浮PMSM为被控对象，搭建了基于REKF算法的高速磁悬浮PMSM无传感器闭环控制系统的仿真模型与实验平台，对REKF算法在高速磁悬浮PMSM宽转速范围下对转子位置与速度进行估计的可行性、准确性、鲁棒性以及转速动态辨识能力等性能进行了仿真分析与实验研究。