變速驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)在占用于調(diào)節(jié)所有行業(yè)的可變輸出過程中的運(yùn)動(dòng)（能量流）的所有驅(qū)動(dòng)器的近一半，從機(jī)器人、泵、壓縮機(jī)和通風(fēng)機(jī)到住宅設(shè)備和用于分布式能源控制和轉(zhuǎn)換的發(fā)電機(jī)。這是為了在不同的工業(yè)輸出過程中節(jié)省能源并提高生產(chǎn)力。先進(jìn)的速度、位置和扭矩控制需要編碼器精確的反饋，以提供高精度和快速反應(yīng)。但是在需要低功率（扭矩）的情況下，編碼器比執(zhí)行器/電機(jī)昂貴得多，并且在大功率和中功率應(yīng)用中機(jī)械脆弱。
在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，在安全關(guān)鍵應(yīng)用中意外停止驅(qū)動(dòng)器會(huì)導(dǎo)致重大的生產(chǎn)中斷成本，直到更換有缺陷的編碼器。這就是帶有扭矩、速度、位置和磁通狀態(tài)觀測器的無編碼器控制變得流行的原因。無編碼器控制專門用于一般應(yīng)用，而它至少用于伺服驅(qū)動(dòng)器中的冗余。不帶速度編碼器的矢量控制廣泛應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)和內(nèi)置永磁同步電機(jī)的工業(yè)應(yīng)用中。
基于信號注入的無編碼器速度估計(jì)方法
通常，轉(zhuǎn)子速度估計(jì)方法分為兩類：信號注入方法和基于電機(jī)基本模型的估計(jì)方法。信號注入方法表現(xiàn)出低機(jī)器參數(shù)敏感性，同時(shí)在無編碼器電機(jī)控制中提供卓越的零速或低速性能。在這些方法中，低振幅但高頻信號被饋送到電機(jī)的定子繞組中，這對機(jī)器的基本操作特性的影響可以忽略不計(jì)。
然而，高頻信號注入技術(shù)難度極大，其設(shè)計(jì)規(guī)范不通用，且因機(jī)器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而異，難以普遍使用。此外，這些方法是造成扭矩信號中的聲學(xué)噪聲排放和紋波的原因。
基于電機(jī)模型的無編碼器速度估計(jì)方法
另一方面，基于機(jī)器模型的無編碼器控制方法使用機(jī)器動(dòng)態(tài)方程直接預(yù)測轉(zhuǎn)子速度。由于開環(huán)無編碼器速度估計(jì)器中沒有速度信息反饋，因此它們的實(shí)現(xiàn)非常簡單。然而，電壓測量信號中的噪聲、測量、純積分困難，以及特別是機(jī)器參數(shù)變化，構(gòu)成了這種方案的主要缺點(diǎn)，尤其是在零速或極低速區(qū)域，并損害了瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)性能- 狀態(tài)操作區(qū)域。通常，開環(huán)估計(jì)器更依賴于感應(yīng)電機(jī)的許多屬性例如定子和轉(zhuǎn)子的電感和電阻。另一方面，估計(jì)精度高度依賴于估計(jì)模型中采用的機(jī)器參數(shù)的精度。
另一方面，閉環(huán)無編碼器估計(jì)方法與開環(huán)估計(jì)技術(shù)不同，主要在于它們采用測量值和估計(jì)值之間的誤差信號來增強(qiáng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的動(dòng)態(tài)性能。然而，在閉環(huán)中，提高速度估計(jì)器對信號噪聲和參數(shù)失配的恢復(fù)能力是可行的。因此，閉環(huán)速度估計(jì)器比開環(huán)方法更準(zhǔn)確。
模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)無編碼器控制方法因其固有的簡單性、有效性和低計(jì)算工作量而變得流行。它是可用于估計(jì)狀態(tài)和參數(shù)值的幾種自適應(yīng)控制方法之一。此外，它采用兩種不同的機(jī)器模型：參考模型和可調(diào)或自適應(yīng)模型，其中自適應(yīng)過程減少了兩種模型之間的誤差，以預(yù)測所需的物理參數(shù)?？柭鼮V波器也用作估計(jì)非線性系統(tǒng)速度的觀測器。在設(shè)計(jì)擴(kuò)展卡爾曼濾波器 (EKF) 的算法時(shí)，卡爾曼和 Luenberger 噪聲被視為干擾。EKF 的優(yōu)勢在于，在估計(jì)較寬速度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子速度時(shí)，可以考慮建模缺陷、測量錯(cuò)誤和不準(zhǔn)確度，但是，不是零速?？柭鼮V波器對系統(tǒng)的參數(shù)變化也不太敏感。盡管如此，卡爾曼濾波器存在缺乏調(diào)諧標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)、依賴模型精度和機(jī)器參數(shù)不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。
同樣，也有基于人工智能的無編碼器控制方法，用于降低控制器的調(diào)諧能力，增加對機(jī)器參數(shù)敏感性的彈性，并以很少的計(jì)算工作提供高動(dòng)態(tài)性能。利用人工智能方法的主要好處是，它們減少了對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)器數(shù)學(xué)模型的需求，這依賴于運(yùn)行時(shí)難以預(yù)測的幾個(gè)假設(shè)和因素?；？刂剖橇硪环N常用的控制電動(dòng)機(jī)的技術(shù)。它是首選的，因?yàn)樗鼘C(jī)器參數(shù)的敏感性低，拒絕外部干擾，對未建模動(dòng)態(tài)的卓越性能以及提供快速瞬態(tài)響應(yīng)的能力。
無編碼器控制的優(yōu)點(diǎn)
無編碼器控制具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括低成本、減少硬件尺寸和復(fù)雜性、增加控制系統(tǒng)彈性和減少維護(hù)需求。它增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗噪能力并最大限度地減少了換能器電纜的數(shù)量。除了可靠之外，它還適用于溫度波動(dòng)的惡劣氣候。
結(jié)論
無編碼器控制方法不需要機(jī)械傳感器來向控制系統(tǒng)發(fā)送反饋信號。機(jī)械傳感器成本高昂，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，需要持續(xù)維護(hù)并且不是處理非線性系統(tǒng)的最佳選擇。然而，在用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的無編碼器控制方法中不存在此類問題。
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