4 基于扩张状态观测器的永磁同步电机算法
    永磁同步电机受电机参数变化(如电阻、电感、惯量以及磁链的变化)、外部负载扰动和非线性等因素的影响，基于精确电机模型的解耦很难实现，经典PI控制很难克服这些不良因素的影响，无法取得令人满意的控制效果。文献[10，11]中将扩张状态观测器应用于自抗扰控制器的设计，获得了较好的控制效果，但是这个控制器有多个可调参数，这给工业应用时参数调试工作带来了困难。为了简化控制器设计，减少可调参数，在此采用线性的扩张状态观测器对电机模型的状态和扰动进行观测，使得控制器设计更简单，需调节的参数更少。根据永磁同步电机的一阶微分方程模型，结合扩张状态观测器的设计方法，进行了控制器的设计。

    由式(4)可知，负载转矩、摩擦系数、惯量的扰动以及由于b0估计误差所造成的扰动都可以在a(t)中反映出来。如果能对a(t)进行观测并予以补偿，则可以显著的提高系统的抗扰动能力。控制器结构图如7所示。

    于是得到的基于扩张状态观测器的比例控制器的表达式如下：

    （1）ESO：
   

    （2）控制律：

   

    根据理论分析，ESO的观测效果取决于极点-p(p>0)。-p(p>0)和ESO的跟踪速度有关，p越大，ESO跟踪输出信号响应就越快，即z1对速度ω的响应就越快。比例增益通常应取得较大，但Kp过大会使速度响应震荡，造成系统的不稳定。
    提出的基于扩张状态观测器的控制算法，对于系统的扰动有很好的观测和抑制作用，理论上优于PI的控制方法。这里在Matlab下进行了仿真验证，在给定速度为1 000 r／min的情况下，将PI，PESO分别调节到最优的控制效果，得出了转速响应的对比曲线如图8，图9所示。

    采用基于扩张状态观测器的永磁同步电机控制算法，通过和PI算法的比较，克服了PI算法无法解决快速性和超调之间的矛盾，同一个PI参数不能适应不同的电机转速范围，Pl参数需要分别调节的缺点。仿真结果验证了PESO具有更快的响应速度，而且当系统有扰动时能更好地抑制住系统的扰动，很快恢复到给定转速，具有较强的抗扰动的能力，控制性能明显优于PI控制。

5 结 语
    在矢量控制技术应用于永磁同步电机的调速系统中，首先提出一种基于PI控制的永磁同步电机算法，该算法虽然能够满足永磁同步电机调速系统的基本要求，但存在一些不足；接着提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机改进算法，该算法能够使永磁同步电机的 调速系统性能获得较好的改进，设计的控制器对电机的 转速具有较快的响应速度、较强的抗扰动能力，取得了 令人满意的控制效果。随着电机制造与控制技术的发展，以及电力电子技术和微电子技术的进一步发展，新的非线性控制策略在改善永磁同步电动机交流调速系 统的性能方面将有着很好的发展前景。