Model-based implementation and experimental evaluation of sensorless control algorithms for PMSM

This thesis addresses sensorless control of permanent-magnet synchronous machines (PMSMs) by implementing and comparing two estimators-a sliding-mode observer (SMO) and a model-reference adaptive system (MRAS)-from discrete-time simulation to embedded deployment. The workflow covers motor modelling and FOC design, observer synthesis (including PLL conditioning), fixed-point/real-time implementation on a microcontroller, and experimental assessment on a laboratory test-bench. Both observers achieve stable closed-loop operation over a wide speed range with reliable position/speed estimates during load transients; the SMO shows strong disturbance rejection and robustness to inverter nonidealities, whereas the MRAS exhibits fast convergence and smooth steadystate behaviour when parameters are well identified. A comparison in terms of accuracy, and low-speed strategies provides practical guidelines to select and tune the estimator for a given application.

La tesi studia il controllo sensorless di motori sincroni a magneti permanenti (PMSM) implementando e confrontando due stimatori-uno sliding-mode observer (SMO) e un model reference adaptive system (MRAS)-dalla simulazione discreta fino all'implementazione embedded. Il flusso comprende modellazione e progettazione FOC, sintesi degli osservatori (incluso il condizionamento del PLL), implementazione fixed-point/real-time su microcontrollore e validazione sperimentale su banco prova. Entrambi gli osservatori mantengono la stabilità su un ampio intervallo di velocità con stime affidabili di posizione/velocità durante transitori di carico; lo SMO evidenzia una forte reiezione dei disturbi e robustezza alle non idealità dell'inverter, mentre l'MRAS converge rapidamente con buona regolarità stazionaria quando i parametri sono identificati correttamente. Il confronto in termini di accuratezza, banda, e strategie a bassa velocità fornisce linee guida pratiche per la scelta e la taratura in applicazione.