（四）比较定子电压用PI闭环控制构造转速

为了避开积分误差，将电压模型的积分关系式换成微分关系，即以is和ψr，为输入、Us为输出的环节可称之为逆电压模型。先用电流模型计算出转子磁链ψr，并冠以符号“一”，表示是计算值；再送给逆电压模型，计算出电压US最后与实际的定子电压进行比较，取其误差实行PI控制，即可构成转速信号，如图8所示。在这里，参与比较的是实际电压，它是准确的，而且由电流模型获得的转子磁链波形是平滑的，不含噪声，可以在逆电压模型中进行微分运算。因此，比较电压信号显然比直接比较磁链模型能够获得更好的稳态性能，但检测电压并进行滤波比较麻烦，是这一方法的缺点。

（五）用全维状态观测器估算定子电流或电磁转矩，比较后用PI闭环控制构造转速

在2.1～2.4中，总是在一定的假定条件下对某一变量的实际值与给定值或估计值的误差实施PI控制来实现转速估计的。例如在2.1中假定转子磁链定向准确，定子电流的励磁分量已收敛于真值；而2.2则假定式（11）中使用的磁链就是磁链真值。一旦这些假设不成立，则估计转速的正确性甚至系统的稳定性都难以保证。为了改进，可用闭环的全维状态观测器替代开环的电动机模型，这样的转速构造系统如图9所示。在全维状态观测器中，对于受控系统输出与观测器输出之间的差值，通过校正矩阵反馈到观测器输入端实现闭环控制，使误差尽快趋近于零，可以克服由于电动机模型参数不准确而造成的误差。在图9中，再将全维状态观测器输出的定子电流和实际电流进行比较，当速度估计值有偏差时，必然引起全维状态观测器的输出电流is产生误差，如果转子磁链ψ观测准确，则电磁转矩误差ε可用式（18）表示：

对误差ε进行PI控制并使转速信号ω反馈到观测器以使误差尽快趋于零值，从而使转速信号ω趋近  于实际值。在参数无误差以及同步频率不为零的条件下，该系统的性能已得到了实验验证。

对于非线性的异步电动机数学模型应用线性系统状态观测器理论时须做出必要的近似。在两相坐标系上的异步电动机电磁系统状态方程中的非线性因素是系数中含有变量ω造成的。在实际调速系统中，传动系统的机电时间常数一般都是最大的时间常数，相对于i和ψ来说，电角速度ω是缓慢变化的，对于数字控制系统，在每一个采样周期中，都可认为ω为恒定，可以近似当作常系数看待。这样一来，线性系统的状态观测器理论便可以近似地适用了。

从理论上说，这种观测转速的方法应该是最准确的，但实现起来也最复杂，到目前为止，这种方法还没有得到实际应用。

（六）对PI闭环控制构造转速方法进一步发展的建议

1．在上述各种方法中，比较并选择算法简单、系统稳定、稳态转速估计准确的方法；

2．为了提高动态转速的准确度，开发在线检测传动系统转动惯量的软件，藉以自整定PI参数；

3．采用智能控制的方法，学习和调整PI参数；

4．开发可靠的在线参数辨识算法，以保证速度估计精度和系统的稳定性。

三、利用电动机结构上的特征提取转速信号

无论是基于数学模型的开环计算转速，还是基于PI控制的闭环构造转速，都离不开电动机的数学模型，也就都或多或少地受电动机参数变化的影响。虽然闭环控制可以部分地弥补这一缺陷，但并不能彻底摆脱参数的影响。如果从电动机本身结构上的特征出发，设法找到与转速有关的信息，从而提取转速信号，就可以完全不受数学模型的牵制了。在这条途径上的研究成果有：

1．检测转子齿谐波磁场在定子绕组中感应的  电动势频率，并采用快速傅立叶变换来辨识转速；

2．给定子绕组注入高频信号，以获取转速信息。

在定子相电压中，基波分量是主要的，要检测转子齿谐波或高频信号电动势必须将它从定子相电压中分离出来，因此工作中的难点又从控制问题转化到信号处理问题上来了。不受电动机数学模型的误差和参数变化的影响是这种方法的突出优点，为此，受到了科研工作者的普遍重视，但在信号处理中的难点使它至今仍未达到实用的程度。 

四、其他值得研究的问题

    其他值得研究的问题如下：

    1．零速附近（包括同步转速为零的制动状态）的无速度传感器控制方案；

    2．对定、转子电阻变化实现及时而准确的补偿；

    3．计算或辨识转速构成速度闭环系统时的稳定性问题。