一种高转矩密度双面气隙轴向无刷直流电机及其高精度伺服驱动系统的制作方法

本发明涉及轴向磁通无刷直流电机及其伺服驱动，特别是涉及一种双转子中间定子式双面气隙轴向无刷直流电机及其高精度伺服驱动系统。

背景技术：

1、轴向磁通无刷直流电机的主磁通方向沿电机轴向，其典型结构为两个盘式转子夹持一个中间定子的轴向夹层布置，中间定子的两个端面与两侧转子的内侧盘面之间各形成一个气隙，即所谓双面气隙。与径向磁通电机相比，该结构磁路短、绕组端部伸出量小、绕组利用率高，在相同外径与相同用铜量下可获得更大的电磁转矩，具有结构紧凑、体积小、重量轻、转矩大、转速低的特点，其中取消定子轭部的无轭分段电枢结构进一步提高了转矩密度，因而被用作电动舵机、伺服作动器等对轴向空间、重量与转矩密度敏感场合的动力源。此类电机在工作时须由伺服驱动系统完成换相、电流调节与位置闭环，其转矩平稳性与定位精度既取决于电机本体，也取决于驱动系统的控制策略。

2、该类电机在实际运行中两侧气隙难以长期保持相等。机壳与端盖的轴向尺寸链公差、轴承的轴向游隙与预紧偏差、转轴与转子轮毂的装配偏差会造成初始气隙偏差；运行中中间定子、支架、机壳与两侧转子盘的温升不同步，其热膨胀差异会引起轴向尺寸的动态漂移；在千牛级轴向磁拉力作用下两侧转子盘还会产生不等的碟形弯曲变形与端面跳动，使气隙沿半径与圆周方向呈非均匀分布。理想对称时，两侧永磁体阵列对各自转子的轴向磁拉力方向相反、数值相等而相互抵消，作用于轴承的净不平衡轴向力为两个千牛级大数之差，因而对任何破坏两侧磁路对称性的因素都极为敏感，微小的气隙偏差即可在轴承上形成不可忽视的附加载荷。与此同时，两侧气隙不等使两套绕组所链的边缘磁通不再相等，原本依靠绕组空间相移相互抵消的低次磁链谐波不再完全抵消；转子盘的端面跳动与碟形变形又使气隙长度之和随机械转角受到调制，两者共同在电磁转矩中引入机械 1 次、2 次以及电角度 1 次、2 次与 6 次脉动分量。这些分量在电流环的调节作用下映射为相电流中的同频谐波，增大电流有效值与附加铜耗，激励机械振动与噪声，并与净不平衡轴向力共同缩短轴承寿命。现有针对气隙偏心的技术手段多集中于设计阶段的结构优化，例如极弧系数优化、斜极、非均匀气隙设计以及有限元离线分析，属于静态预防，无法跟踪运行中由热变形与轴向力波动引起的动态气隙不对称；对转电机所采用的主从矢量控制虽可适应两侧不对称负载，但转矩与转速脉动大、动态性能不理想。更为根本的障碍在于，双转子中间定子结构的主磁通依次串联穿过两侧气隙，两侧气隙长度之和在转子组件沿轴向平移或中间定子沿轴向偏置时保持不变，主磁通与常规单套三相绕组的合成反电动势因而几乎不发生变化，运行中的双面气隙不对称对常规电气量而言近乎不可观测，这使得任何在线补偿都失去了可用的反馈量。

3、同时，电动舵机对成本、体积与可靠性要求苛刻，高分辨率光电编码器或旋转变压器成本高、轴向尺寸大、抗振性差，工程上多采用三个开关型霍尔元件作为电机侧位置传感器，而其每个电周期仅提供 6 种离散状态，位置分辨率为 60 电角度，起动与低速阶段的瞬时位置误差可达 ±30 电角度，直接用于换相与位置伺服会带来低频转矩脉动、噪声与定位精度不足。现有基于平均速度法或插值法的位置估计存在固有相位滞后，仅在接近匀速时有效；基于观测器或锁相环的方法虽可获得较高精度，但对电机模型参数敏感，而双面气隙不对称所造成的两套绕组磁链不等、以及永磁体温升所造成的磁链漂移，恰恰使反电动势模型出现失配，位置估计误差随之增大；位置估计误差又直接造成换相相位偏差，进一步加剧转矩脉动，并使基于电流谐波的判别出现误判，二者之间存在相互加剧的关系。

4、据此，本发明所要解决的技术问题是：如何在不增加电机侧高分辨率位置传感器与气隙位移传感器的条件下，使运行中动态产生的双面气隙不对称成为可由端部电气量提取的可观测量并据以在线补偿其所引起的转矩脉动与净不平衡轴向力，以及如何在低分辨率霍尔传感条件下获得不受该气隙不对称与永磁磁链温漂影响的转子位置估计，从而消除上述两方面相互加剧的耦合。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高转矩密度双面气隙轴向无刷直流电机及其高精度伺服驱动系统，以解决现有双转子中间定子式轴向磁通电机中，主磁通依次串联穿过两侧气隙、两侧气隙长度之和在转子组件轴向平移或中间定子轴向偏置时保持不变，从而使运行中由装配公差、热变形与轴向力波动动态产生的双面气隙不对称对常规电气量近乎不可观测、其所引起的转矩脉动与作用于轴承的净不平衡轴向力无从在线补偿的问题；同时解决在采用三个开关型霍尔元件的低分辨率位置传感条件下，位置估计精度受双面气隙不对称所致两套绕组磁链不等与永磁磁链温漂的影响而恶化、位置估计误差又经换相相位偏差进一步加剧转矩脉动并使辨识出现误判，二者相互加剧的耦合问题，从而在不增加电机侧高分辨率位置传感器、气隙位移传感器与力传感器的条件下，同时获得平稳的电磁转矩、受抑制的净不平衡轴向力与高精度的位置伺服性能。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、本发明提供一种高转矩密度双面气隙轴向无刷直流电机，包括转轴、固接于所述转轴上并同步旋转的第一转子与第二转子、以及位于所述第一转子与所述第二转子轴向之间的中间定子；所述第一转子与所述第二转子面向所述中间定子的内侧盘面上分别设有极性沿圆周交替排布的第一永磁体阵列与第二永磁体阵列，所述第一转子与所述中间定子的一侧端面之间形成第一气隙，所述第二转子与所述中间定子的另一侧端面之间形成第二气隙；所述中间定子包括沿圆周排布的多个定子齿以及分别绕制于各所述定子齿上的集中绕组；所述集中绕组沿所述定子齿的轴向被划分为靠近所述第一转子的第一绕组段与靠近所述第二转子的第二绕组段，所述第一绕组段与所述第二绕组段之间设有绝缘隔层并分别独立引出；各所述定子齿上的所述第一绕组段按三相对称规律连接构成第一套三相绕组，各所述定子齿上的所述第二绕组段按沿圆周错开一个或多个所述定子齿并同时使线圈极性反向的规律连接构成第二套三相绕组，所述第二套三相绕组的合成磁动势轴线与所述第一套三相绕组的合成磁动势轴线在空间上相移一非零的预定电角度，所述预定电角度由相邻所述定子齿之间的空间相位差、所述错开的定子齿数目以及所述极性反向所对应的 180电角度偏移共同确定，该空间相移并可相互抵消磁动势中的 5 次与 7 次谐波；所述第一套三相绕组与所述第二套三相绕组分别为星形连接，二者的中性点彼此隔离且均不引出，因而两套三相绕组中均不存在零序电流通路，二者的相线分别独立引出，用于分别接至两套相互独立的三相全桥；各所述第一绕组段与各所述第二绕组段的匝数相等，且在轴向上分别偏置于所述第一气隙一侧与所述第二气隙一侧，使所述第一套三相绕组与所述第二套三相绕组除链合共有的轴向主磁通外，还分别链合有自所述定子齿侧面进入并分别随所述第一气隙与所述第二气隙的轴向长度变化的边缘磁通分量，由此将原本不可观测的双面气隙不对称转化为两套三相绕组基波反电动势幅值之差，并为对两侧磁路施加差异化电枢反应提供执行通道。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述定子齿的数目与所述第一永磁体阵列、所述第二永磁体阵列的磁极数目构成分数槽集中绕组配合，相邻所述定子齿之间的空间相位差为 150 电角度，所述错开的定子齿数目为 1，所述预定电角度为 30 电角度；所述第一套三相绕组与所述第二套三相绕组的每相分别由多个所述第一绕组段或多个所述第二绕组段串联构成；所述第二套三相绕组的合成磁动势轴线相对所述第一套三相绕组的合成磁动势轴线滞后或超前所述预定电角度，其滞后与超前由所述沿圆周错开的方向确定，并由装配后拖动测量两套三相绕组的空载反电动势相位差予以确定并存储，从而避免因连接方向记述歧义而使第二套三相绕组的实际转矩角偏离设计值。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述中间定子为无轭分段电枢结构，各所述定子齿为轴向贯通的扇形柱体并由表面绝缘的铁粉颗粒粘结而成的软磁复合材料模压成形，各所述定子齿沿圆周嵌装并固定于非导磁支架内，所述非导磁支架的内周设有与所述定子齿外形相配的定位槽并在相邻所述定子齿之间形成隔筋，相邻所述定子齿之间不构成寄生磁路，各所述定子齿内的磁通仅沿轴向经所述第一气隙与所述第二气隙在所述第一转子与所述第二转子之间闭合，该磁路特征在提高转矩密度的同时限定了边缘磁通对气隙不对称的灵敏度。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述集中绕组的端部沿径向向内与向外折返，其轴向端面不超出所述定子齿的端面，且所述定子齿的端面与所述集中绕组的端部之间保留轴向让位间隙，使端部铜耗占比降低并避免绕组与转子盘面碰磨；所述第一永磁体阵列与所述第二永磁体阵列的极弧系数小于 1，且为扇形永磁体交替极性粘接排布、海尔贝克阵列或者径向分段与圆周分段相结合的斜极布置；所述转轴由一对预紧角接触球轴承支撑，所述轴承承受所述第一永磁体阵列与所述第二永磁体阵列所产生的轴向磁拉力之差。

7、本发明还提供一种高精度伺服驱动系统，用于驱动上述高转矩密度双面气隙轴向无刷直流电机，包括逆变器功率模块、电流采样模块、母线电压与温度采集模块、霍尔信号采集模块与主控制器；所述逆变器功率模块包括分别与所述第一套三相绕组和所述第二套三相绕组连接的两套相互独立的三相全桥，所述电流采样模块分别采集所述第一套三相绕组与所述第二套三相绕组的相电流，所述霍尔信号采集模块采集固定于所述中间定子上且相互间隔 120 电角度的三个开关型霍尔元件所输出的离散信号；所述主控制器中设有坐标变换模块、高分辨率位置估计模块、双气隙不对称度辨识模块、转矩脉动前馈补偿模块、换相角与功率分配自适应修正模块、三闭环自抗扰控制模块与空间矢量脉宽调制输出模块；所述双气隙不对称度辨识模块以所述相电流以及由所述空间矢量脉宽调制输出模块的占空比与直流母线电压重构并经死区电压误差修正后的端电压为输入，在计入所述第一套三相绕组与所述第二套三相绕组之间的等效互感的条件下分别估计两套三相绕组的扩展反电动势幅值，以转子电角度为相位基准将各所述扩展反电动势幅值按相同电角度栅格作多个电周期的同步平均，取两套三相绕组的同步平均值之差与其和之比作为差分反电动势观测量，并按预先标定的解耦灵敏度系数将所述差分反电动势观测量换算为表征所述第一气隙与所述第二气隙轴向长度之差的双气隙不对称度估计值，所述解耦灵敏度系数为所述边缘磁通分量对该轴向长度之差的一阶灵敏度的标定值，所述同步平均使微弱的差分量获得可用的信噪比；所述主控制器按设定周期在运行中设置辨识窗口，在所述辨识窗口内使所述第一套三相绕组与所述第二套三相绕组的电流指令相同，即两套三相绕组的电流分配权重相等且二者之间的差模直轴电流为零，所述同步平均仅在所述辨识窗口内累积，所述辨识窗口的边界以斜坡过渡，由此使互感项、死区电压误差与器件压降对两套三相绕组成为共模量而在差分运算中相消，并切断补偿电流对辨识结果的正反馈路径；所述换相角与功率分配自适应修正模块按所述双气隙不对称度估计值向所述第一套三相绕组与所述第二套三相绕组分配互补且之和为 1 的交轴电流权重，使与轴向长度较大的气隙相邻的一套三相绕组获得较大的交轴电流权重，并向两套三相绕组叠加与所述双气隙不对称度估计值成比例且互为反号的差模直轴电流，使与轴向长度较小的气隙相邻的一套三相绕组获得负向直轴电流，从而在几乎不影响输出转矩的前提下压缩作用于轴承的净不平衡轴向力，同时按所述双气隙不对称度估计值给出换相角修正量并据以给出用于坐标变换的控制用电角度；所述高分辨率位置估计模块包括矢量跟踪观测器与锁相环，以所述离散信号所确定的 60 电角度扇区为绝对相位基准，由所述扩展反电动势在静止两相坐标系下的分量构造估计坐标系下直轴反电动势的负值并以反电动势幅值对其归一化，得到归一化位置误差信号，再由含双积分环节的所述锁相环输出连续的转子位置估计值与转速估计值，使误差通道增益不随转速与磁链幅值变化并消除插值法固有的相位滞后；所述矢量跟踪观测器中所述第一套三相绕组与所述第二套三相绕组各自的永磁磁链参数，按永磁磁链共模估计值与所述双气隙不对称度估计值和所述解耦灵敏度系数之积作互为反号的差异化修正，使位置误差信号不再包含由气隙不对称引起的固定偏置与 2 次波动；所述转矩脉动前馈补偿模块以所述双气隙不对称度估计值为幅值依据、以所述转子位置估计值为相位基准，生成与转子位置同步的周期性补偿电流，所述周期性补偿电流由按不对称度模型给出的谐波注入项与以转子机械角度为索引的角度域补偿表的查表值叠加构成；所述三闭环自抗扰控制模块包括位置环、速度环、电流环与扩张状态观测器，由所述扩张状态观测器估计并补偿非周期性扰动而生成基本交轴电流指令，所述基本交轴电流指令叠加所述周期性补偿电流后按所述交轴电流权重分配为两套三相绕组各自的交轴电流指令，并叠加所述差模直轴电流后由所述电流环对两套三相绕组分别闭环调节。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述双气隙不对称度辨识模块还设有电流谐波辨识通道，所述电流谐波辨识通道以两套三相绕组交轴电流的算术平均值为输入，通过自适应谐波提取或二阶广义积分器分离出以所述转子位置估计值为相位基准的电角度 1 次分量与电角度 2 次分量，并以同一方式按机械角次数分离机械角 1 次分量与机械角 2次分量，以所分离的电角度 1 次分量与电角度 2 次分量的幅值之和与所述算术平均值的直流分量之比构造电流谐波观测量，所述电流谐波观测量的符号取自所述差分反电动势观测量的符号，且当所述直流分量低于设定的最小电流门限时所述电流谐波辨识通道的输出被判为无效并冻结；所述差分反电动势观测量与所述电流谐波观测量按加权系数融合后，经一阶低通滤波或经以不对称度及其变化率为状态的卡尔曼滤波输出所述双气隙不对称度估计值，所述加权系数随转速与交轴电流共模分量在线调整，并在转速低于设定的最低辨识转速时使所述差分反电动势观测量不参与融合，从而使两条通道在中高速稳态与低速动态工况下互补，并对沿圆周非均匀的气隙分布保持敏感。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述双气隙不对称度辨识模块设有补偿启动门限与报警门限，所述补偿启动门限高于所述双气隙不对称度估计值的稳态波动量且低于所述报警门限；当所述双气隙不对称度估计值的绝对值连续多个更新周期低于所述补偿启动门限时，所述谐波注入项随所述双气隙不对称度估计值连续衰减至零，所述角度域补偿表冻结保持而不再更新，以免在无不对称时因噪声而持续改写补偿表；当所述双气隙不对称度估计值的绝对值超过所述补偿启动门限时，所述谐波注入项随所述双气隙不对称度估计值连续变化且所述角度域补偿表恢复更新，所述补偿启动门限处设有滞环以避免频繁启停；当所述双气隙不对称度估计值的绝对值超过所述报警门限时，所述主控制器按设定斜率限制转矩指令幅值并限制最高转速，同时经通讯模块上报故障字与所述双气隙不对称度估计值；所述双气隙不对称度估计值的历史趋势存储于非易失存储区以用于装配质量评估与轴承状态监测，其在设定时间内出现阶跃时判定为机械冲击或紧固件松动。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述谐波注入项包含电角度 1 次、2 次、6 次与 12 次分量以及机械角 1 次与 2 次分量，各分量的幅值取为所述双气隙不对称度估计值的线性函数，其常数项为两侧气隙对称状态下的固有脉动幅值，各分量的相位附加与转速成正比的超前量以补偿电流环的相位滞后，各分量由转矩折算为电流所用的转矩增益随所述永磁磁链共模估计值在线更新；所述角度域补偿表将一个机械周期离散为多个等间隔角度栅格并在栅格之间线性插值，各栅格点的补偿量按机械周期序号经带遗忘因子的零相位低通滤波与含相位超前校正的学习增益迭代更新，其误差信号取自所述扩张状态观测器的总扰动估计中的周期性成分、两套三相绕组交轴电流共模分量的交流分量或者转速波动的角度域波形之一并以额定转矩归一化，从而吸收模型注入量的残差并一并收敛对称状态下即已存在的固有齿槽脉动；所述迭代更新仅在转速波动、负载变化率与所述双气隙不对称度估计值的变化率均低于设定值的稳态窗口内进行，检测到转速指令阶跃或负载突变时冻结更新以避免非周期扰动被误学入周期补偿表，各栅格点的补偿量设有幅值上限，并于停机时写入非易失存储区作为下次上电的迭代初值以缩短收敛所需的机械周期数；与转子位置同步的周期性脉动由所述谐波注入项与所述角度域补偿表承担，非周期性扰动由所述扩张状态观测器承担，且所述扩张状态观测器的带宽介于所述速度环的带宽与所述电流环的带宽之间，使其无需为跟踪周期脉动而抬高带宽。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述交轴电流权重的分配增益取为以两套三相绕组的电磁转矩贡献相等为目标的第一增益与以作用于所述轴承的净不平衡轴向力最小为目标的第二增益之间的加权值，所述第一增益取所述解耦灵敏度系数，所述第二增益大于所述第一增益，其权衡系数在重载低速工况下取向所述第二增益、在轻载高速工况下取向所述第一增益，由此在轴承寿命与效率温升之间按工况取舍；所述交轴电流权重设有上下限幅；所述换相角修正量仅用于两套三相绕组电流的坐标变换与电压指令的反变换，而不用于所述位置环的位置反馈，以避免换相相位修正污染位置控制精度；当任一套三相绕组的所述电流环跟踪误差有效值超过其指令幅值的设定比例、或检测到该套三相绕组开路缺相或其三相全桥桥臂短路、或者两套三相绕组的等效磁链幅值之比偏离 1 超过设定比例时，判定该套三相绕组或其功率通道失效，封锁对应的三相全桥并将剩余一套三相绕组的交轴电流权重置为 1，同时降低转矩指令上限，并将所述双气隙不对称度估计值的更新切换为仅使用所述电流谐波辨识通道，实现单边容错运行。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述高分辨率位置估计模块在每次所述离散信号发生状态翻转时，将该次翻转所对应的 60 电角度理论边界相位与该边界所属扇区的霍尔安装误差修正量之和减去所述转子位置估计值，其差值乘以融合系数后对所述转子位置估计值作增量校正，从而在不产生位置台阶的前提下消除积分漂移，所述融合系数随反电动势幅值的增大而减小，单次校正量设有幅值限制且超限时累计故障计数；所述霍尔安装误差修正量由稳速运行中各扇区翻转边界的实际相位与理论边界相位之差按扇区分别统计并存表保存，且仅在所述增量校正中施加一次，以避免同一误差被重复施加；所述主控制器由电机所驱动的减速机构输出端绝对位置反馈按传动比折算、上电回零流程、或者由所述第一永磁体阵列各磁极的固有差异所形成的霍尔翻转间隔序列与预存指纹模板的循环相关运算三者之一建立机械角基准与整圈计数，所述角度域补偿表的角度栅格与所述机械角基准对齐，从而使补偿表可跨上电周期与实际机械角对齐；所述主控制器中还设有永磁磁链自适应观测器模块，其以两套三相绕组的电压与电流共模分量为输入、以共模等效电感为参数，按模型参考自适应律在线输出所述永磁磁链共模估计值，所述永磁磁链共模估计值用于修正所述矢量跟踪观测器的模型参数、所述周期性补偿电流的转矩折算增益以及所述三闭环自抗扰控制模块的输入增益，并按永磁体剩磁温度系数反推永磁体平均温度，使位置估计精度与转矩精度在绕组与永磁体温升过程中不出现系统性恶化。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、集中绕组沿轴向被分为分别靠近两侧转子的两个绕组段，并据此构成空间相移30 电角度且独立引出的双三相绕组，两套三相绕组的磁链中分别含有与相邻气隙长度直接相关的边缘磁通分量，原本因两侧气隙串联于同一主磁路而近乎不可观测的双面气隙不对称由此转化为两套三相绕组基波反电动势幅值之差。该差分量的一阶灵敏度系数与净不平衡轴向力的一阶灵敏度系数为同一个量，即决定不对称能否被观测的系数同时决定其危害的量级，无轭分段电枢结构下该系数约为 0.09、带定子轭结构下约为 0.21。配合以转子电角度为相位基准的同步平均、通道零偏与增益一致性扣除、以及在两套绕组差异化激励被暂时置零的辨识窗口内更新，可在无气隙位移传感器的条件下在线获得双气隙不对称度；该差分通道与基于交轴电流 1 次、2 次谐波的辨识通道按工况加权融合后，在中高速稳态下提供含符号的估计，在低速与动态工况下仍保持有效。按随机噪声折合 0.002、两通道系统性残差折合 0.005、死区与器件压降在等电流窗口内共模相消后的残余折合 0.003计，不对称度估计值的稳态波动优于 0.01，低于所设的补偿启动门限 0.03。

15、以该不对称度为核心驱动的谐波注入前馈与角度域迭代学习补偿，使转矩脉动在人为设置的气隙不对称工况下得到抑制。在不对称度约为 0.10、额定转速与额定转矩条件下，转矩脉动峰峰值由额定转矩的 10.8% 降至 2.2%，其中机械 1 次分量幅值由 1.19%降至 0.15%、机械 2 次分量由 0.51% 降至 0.08%、电角度 1 次分量由 0.90% 降至0.12%、电角度 2 次分量由 0.41% 降至 0.07%、电角度 6 次分量由 2.38% 降至 0.42%；由于迭代学习在角度域对全部与转子位置同步的周期性成分一并收敛，对称状态下即已存在的电角度 12 次齿槽分量亦由 1.40% 降至 0.35%。在不对称度约为 0.05 时，转矩脉动峰峰值由 8.3% 降至 2.0%。按不对称度对两套三相绕组施加差异化的交轴电流权重并叠加差模直轴电流后，作用于轴承的净不平衡轴向力在不对称度约为 0.10 时由约 55 n 降至约 20 n，在不对称度约为 0.05 时由约 33 n 降至约 13 n；在两侧磁路相对独立的带轭变形实施方式中，同一不对称度下由约 116 n 降至约 42 n。效率的改善为次要效果且量级有限：额定工作点的整机效率由 91.1% 提升至 91.2%，其中谐波铜耗减少约 0.15 w、谐波铁耗与永磁体涡流损耗减少约 1.0 w、轴承摩擦损耗减少约 0.2 w；在转速为额定值40%、转矩为额定值的低速工况下由 81.9% 提升至 82.2%。

16、以低分辨率霍尔信号为绝对相位基准，由矢量跟踪观测器构造归一化位置误差并经含双积分环节的锁相环输出连续位置，配合霍尔翻转边界的软融合校正，位置估计不再受插值法固有相位滞后的限制，位置分辨率由霍尔本身的 60 电角度提高至优于 0.1 电角度，额定转速下电机轴的稳态位置估计误差收敛至 ±2.8 电角度以内即机械角约 ±0.56°，起动过程的最大瞬时误差由约 ±30 电角度降至约 ±5 电角度，且未增加电机侧的高分辨率编码器或旋转变压器。舵机输出端的定位精度还取决于减速机构回差与输出端原有绝对反馈的精度，本实施例在减速比 50、减速机构回差约 0.03° 的条件下实测输出端静态定位误差不大于 0.05°。

17、不对称度估计值按两套绕组磁链的差异化形式注入位置观测模型，永磁磁链自适应观测结果同时修正观测模型、转矩系数与自抗扰控制的输入增益，使位置估计精度在绕组温升约 80 k 的热平衡工况下与常温工况相比未见明显恶化；作为对照，关闭上述参数自适应与不对称度注入而沿用常温固定参数时，同一工况下的位置估计误差扩大至约 ±11 电角度，转矩脉动峰峰值回升至 5.8%。位置估计值反过来为谐波提取、谐波注入与迭代学习提供相位基准，避免补偿电流因相位误差被误判为新的不对称量；辨识窗口内两套绕组差异化激励的置零则切断了补偿电流经两套绕组互感对差分观测量的污染路径，避免不对称度估计出现正反馈。扩张状态观测器承担非周期扰动、角度域补偿承担与转子位置同步的周期性脉动，二者分工使扩张状态观测器的带宽无需为跟踪周期脉动而抬高，在阶跃负载为额定转矩 50% 时转速跌落由 42 r/min 降至 14 r/min、恢复时间由 53 ms 缩短至 19 ms 的同时，交轴电流指令的高频抖振有效值维持在额定电流的 1.5% 以内。

18、上述辨识、补偿与参数自适应均以软件方式实现于同一主控制器内，除电机本体为承载补偿而设置的双三相绕组独立引线接口外不增加传感器硬件；机械角基准由舵机输出端原有的绝对位置反馈、上电回零流程或永磁体固有差异形成的霍尔翻转间隔指纹三者之一建立，据此使角度域补偿表可跨上电周期与实际机械角对齐，标定系数与补偿表存于非易失存储区并在下次上电作为迭代初值，收敛所需的机械周期数由约 300 圈缩短至约40 圈；不对称度的长期趋势可用于装配质量评估与轴承状态监测。