Seit den 1980er Jahren hat die AC-Servoregelung dank der rasanten Entwicklung unterstützender Technologien wie moderner Motorentechnik, Leistungselektronik, Mikroelektronik, Steuerungstechnik und Computertechnik große Fortschritte gemacht. Dies führte zu Durchbrüchen bei der Behebung der Probleme, die AC-Servosysteme zuvor plagten, wie z. B. komplexe Motorsteuerung und unzureichende Drehzahlregelung. Die Leistung von AC-Servosystemen hat sich deutlich verbessert, und ihre Preise sind erschwinglicher geworden. Dadurch haben sich AC-Servosysteme zu einem wachsenden Trend in modernen elektrischen Servoantriebssystemen entwickelt, insbesondere im Bereich hochpräziser und leistungsstarker Servoantriebe, und ersetzen DC-Servosysteme. Die Servoregelung ist eine der Schlüsseltechnologien für die Leistung von AC-Servosystemen und stellt einen wichtigen Bereich dar, in dem ausländische AC-Servotechnologie eingeschränkt ist. Mit der zunehmenden Reife inländischer Hardwaretechnologien wie AC-Servomotoren hat sich die in Steuerchips implementierte Software-Servoregelung zu einem Engpass für die Entwicklung leistungsstarker AC-Servotechnologie und -produkte in China entwickelt. Die Forschung an leistungsstarker AC-Servoregelung mit unabhängigen Schutzrechten, insbesondere an der vielversprechenden Servoregelung von Permanentmagnet-Synchronmotoren, ist daher unerlässlich. Grundstruktur eines AC-Permanentmagnet-Servosystems Abbildung 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines AC-Permanentmagnet-Servosystems. Neben dem Motor umfasst das System im Wesentlichen eine Antriebseinheit, einen Positionsregler, einen Drehzahlregler, einen Drehmoment- und Stromregler, eine Positionsrückmeldeeinheit, eine Stromrückmeldeeinheit und eine Kommunikationsschnittstelle. [ALIGN=CENTER] Abbildung 1: Blockdiagramm eines digitalen AC-Servosystems [/ALIGN] • Seltenerd-Permanentmagnet-Synchronmotoren Seltenerd-Permanentmagnet-Synchronmotoren sind die am weitesten verbreiteten Servomotoren. Sie zeichnen sich durch eine einfache Struktur, zuverlässigen Betrieb, einfache oder wartungsfreie Wartung, geringe Größe und geringes Gewicht, niedrige Verluste und hohen Wirkungsgrad aus. Moderne Permanentmagnet-Synchronmotoren verwenden meist einen dreiphasigen sinusförmigen Wechselstromantrieb für den Stator. Der Rotor ist in der Regel mit Permanentmagneten in 3-4 Polpaaren magnetisiert, wodurch eine sinusförmige magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Hochleistungs-Permanentmagnet-Synchronmotoren werden von Spannungszwischenkreisumrichtern angesteuert und verwenden hochauflösende absolute Positionsrückmeldeeinrichtungen. Hochleistungs-Wechselstrom-Servosysteme benötigen Permanentmagnet-Synchronmotoren mit einem möglichst linearen mathematischen Modell. Dies erfordert die Optimierung des Rotormagnetfelds zur Erzeugung einer sinusförmigen magnetomotorischen Kraft sowie die Verbesserung der Stator- und Rotorstruktur zur Eliminierung des Rastmoments und zur Reduzierung elektromagnetischer Drehmomentschwankungen. Dadurch werden die Regelungseigenschaften des Motors selbst verbessert. Führende internationale Hersteller von Servoantrieben und Motoren bieten Hochleistungs-Permanentmagnet-Synchron-Servomotoren mit typischen Leistungen von 50 W bis 20 kW an. In China konzentrieren sich Forschung und Produktion aufgrund begrenzter finanzieller Mittel und technologischer Möglichkeiten hauptsächlich auf kostengünstige, leistungsschwächere bürstenlose Gleichstrommotoren. Permanentmagnet-Synchronmotoren, die von einigen Universitäten und Forschungsinstituten entwickelt werden, sind häufig speziell für die Luft- und Raumfahrt, die Verteidigung und andere Spezialanwendungen konzipiert. Einige wenige Unternehmen, wie beispielsweise Beijing Sitong, Shanghai Kaitong, das Xi'an Micro Motor Research Institute und Huazhong Numerical Control, haben zwar Produkte entwickelt, jedoch hat keines davon eine ausreichende Serienproduktion erreicht und ist nicht wettbewerbsfähig gegenüber ausländischen Produkten. • Antriebseinheit: Die Antriebseinheit verwendet eine dreiphasige Vollbrückengleichrichtung und einen dreiphasigen sinusförmigen PWM-Spannungsumrichter zur Frequenzumwandlung von AC auf DC und AC. Um einen zu hohen Einschaltstrom und eine zu hohe Anlaufspannung beim Motorbremsen zu vermeiden, sind eine Sanftanlaufschaltung und eine Energieableitungsschaltung integriert. Der Umrichterteil verwendet ein intelligentes Leistungsmodul (IPM), das Ansteuerschaltung, Schutzschaltung und Leistungsschalter integriert und eine Schaltfrequenz von bis zu 20 kHz aufweist. • Steuereinheit: Die Steuereinheit ist das Herzstück des gesamten AC-Servosystems und realisiert die Systempositions-, Drehzahl-, Drehmoment- und Stromregelung. Digitale Signalprozessoren (DSPs) werden in AC-Servosystemen häufig eingesetzt. Führende Unternehmen bieten dedizierte DSP-Chips für die Motorsteuerung an, die neben einer schnellen Datenverarbeitung eine Vielzahl von integrierten Schaltungen für die Motorsteuerung integrieren, darunter A/D-Wandler, PWM-Generatoren, Timer-/Zählerschaltungen, asynchrone Kommunikationsschaltungen, CAN-Bus-Transceiver, programmierbares Hochgeschwindigkeits-SRAM und Programmspeicher mit hoher Kapazität. • Positionsrückmeldeeinheit: Positionssensoren verwenden im Allgemeinen hochauflösende Drehtransformatoren, fotoelektrische Geber, magnetische Geber usw. Drehtransformatoren geben zweiphasige Quadratursignale aus, die die absolute Position des Rotors bestimmen können. Ihre Dekodierungsschaltungen sind jedoch komplex und teuer. Magnetische Geber erfassen die Position anhand von Änderungen der Magnetpole; sie befinden sich derzeit noch in der Forschung und weisen eine relativ geringe Auflösung auf. [ALIGN=CENTER] Abbildung 2: Fotoelektrischer Geber[/ALIGN] Fotoelektrische Geber werden in inkrementelle und absolute Geber unterteilt. Im Vergleich zu anderen Erfassungselementen bieten sie Vorteile wie die direkte Ausgabe digitaler Signale, geringe Trägheit, geringes Rauschen, hohe Präzision, hohe Auflösung, einfache Fertigung und niedrige Kosten. Inkrementalgeber sind einfach aufgebaut und leicht herzustellen. Sie bestehen typischerweise aus drei gleichmäßig verteilten Linien (A, B und Z), die auf einer Codescheibe eingraviert sind. Da sie inkrementelle Positionsinformationen liefern, ist bei Servoanwendungen eine Anfangspositionierung erforderlich. Absolutwertgeber mit Gray-Code werden im Allgemeinen mit zyklischem Binärcode gefertigt, wobei die Anzahl der Codespuren der Anzahl der Binärbits entspricht. Absolutwertgeber mit Gray-Code können die absolute Rotorposition direkt ausgeben, ohne dass eine Anfangspositionsbestimmung erforderlich ist. Ihr Herstellungsprozess ist jedoch komplex und kostspielig, was die Erzielung hoher Auflösung und Präzision erschwert. Die in AC-Servosystemen üblicherweise verwendeten Absolutwertgeber weisen typischerweise eine Präzision zwischen 12 und 20 Bit auf. Zu den weltweit führenden Herstellern von fotoelektrischen Wellenwinkelgebern gehören derzeit Heidenhain und OPTION in Deutschland, Itek, B&L und Mitutoyo in den USA sowie Nikon und Canon in Japan. Darüber hinaus haben auch einige Hersteller in Großbritannien, der Schweiz und Russland maßgeblich zur Entwicklung fotoelektrischer Wellenwinkelgeber beigetragen. Insbesondere die Geberreihe von Heidenhain ist weltweit für ihre überragende Leistung und vielfältige Produktpalette bekannt und zählt zu den führenden internationalen Technologieanbietern. Angetrieben durch die rasante Verbreitung von Industrierobotern und Büroautomatisierung konzentriert sich die japanische Geberindustrie auf Miniaturisierung und intelligente Systeme. Die Forschung an Messgittern in China begann um 1960, wobei das Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Pionierarbeit bei der Entwicklung fotoelektrischer Wellenwinkelgeber leistete. Aktuell sind Dutzende inkrementelle und absolute Modelle erhältlich. Um die Auflösung und Genauigkeit fotoelektrischer Geber zu verbessern, haben inländische Hersteller verschiedene Maßnahmen ergriffen, darunter elektronische Unterteilung, Mehrkopf-Auslesung, verbesserte Genauigkeit der Codescheibenmarkierung und verbesserte Wellensystemgenauigkeit. Der vom Chengdu Institute of Optics and Electronics entwickelte 25-Bit-Absolut-Lichtschrankengeber für Wellenwinkel erreicht eine Auflösung von 0,04 Zoll und eine Genauigkeit von 0,71 Zoll. Der Ende der 1980er Jahre vom CIOMP hergestellte 23-Bit-Absolut-Lichtschrankengeber für Wellenwinkel bietet eine Auflösung von 0,5 Zoll und eine Winkelmessgenauigkeit von 0,51 Zoll. Die meisten anderen inländischen Hersteller von Lichtschranken für Wellenwinkel produzieren lediglich Sensoren mit niedriger Bitanzahl. Die neueste Entwicklung ist die Integration von Netzwerkfunktionen in die Sensoren. Dadurch können diese als relativ unabhängige und intelligente Einheiten fungieren, die Messinformationen senden und Steuerinformationen von einem Host-Computer über ein Netzwerk empfangen. So entstehen vernetzte intelligente Sensoren. Aufgrund der Komplexität des Prüfobjekts und der Echtzeitanforderungen der Anwendung benötigt das Servosystem eine Wandlerschaltung mit Informationsverarbeitungs- und Übertragungsfunktionen. • Die Schnittstellen der Kommunikationseinheit umfassen Tastatur/Display, Steuer-I/O-Schnittstelle, serielle Kommunikation usw. In der I/O-Schnittstellenschaltung innerhalb und außerhalb der Servoeinheit befinden sich zahlreiche digitale Signale, die isoliert werden müssen. Diese digitalen Signale repräsentieren unterschiedliche Informationen und weisen verschiedene Aktualisierungsgeschwindigkeiten auf. RS-232 dient hauptsächlich der Kommunikation mit dem Host-Computer oder der Verbindung mit dem Handsteuergerät, während CAN primär zur Anbindung an den industriellen Steuerbus und damit zum Aufbau eines Steuerungsnetzwerks verwendet wird. RS-232 und CAN ermöglichen zudem die Internetanbindung für die kabelgebundene/drahtlose Fernsteuerung in Echtzeit. Aktueller Stand der Entwicklung servobezogener Technologien • Aktueller Stand der Entwicklung von Wechselrichter- und Modulationstechnologien: Leistungsstarke AC-Servoantriebe mit geringer Leistung verwenden derzeit in der Regel Spannungszwischenkreisumrichter und arbeiten mit hohen Modulationsfrequenzen (über 10 kHz). Dieses Verfahren ist jedoch im Drehzahlregelungsbereich des Motors von der Zwischenkreisspannung abhängig. Steigt die Drehzahl über einen bestimmten Wert, übersteigt die vom Motor erzeugte Gegenspannung die Zwischenkreisspannung, sodass kein Energieaustausch mehr möglich ist. Zhenyu Yu et al. von TI analysierten verschiedene PWM-Modulationsverfahren [1]. Die Hysteresemodulation ist zwar einfach zu implementieren, weist jedoch eine hohe Oberwellendichte und eine geringe Performance auf. Die Signalwelle der sinusförmigen PWM-Modulation ist eine Sinuswelle, deren Pulsbreite sich aus dem Schnittpunkt der Sinuswelle und der dreieckförmigen Trägerwelle ergibt. Es handelt sich um eine natürliche Abtastung, und in der digitalen Implementierung werden verschiedene reguläre Abtastverfahren generiert. Entsprechend den Motoreigenschaften werden in der Literatur Oberwellen höherer Ordnung der Sinuswelle überlagert, um bestimmte Oberwellen zu unterdrücken und die Stromwellenform zu optimieren. In den 1980er Jahren schlug Dr. Broeck eine neue Pulsweitenmodulationsmethode (Raumvektor-PWM-Modulation) vor, um den Raumvektor in die Pulsweitenmodulation einzuführen [2]. Sie bietet die Vorteile eines großen linearen Bereichs, geringer Oberwellen höherer Ordnung und einfacher digitaler Implementierung und wird in neuen Treibertypen weit verbreitet eingesetzt. In der Literatur [3] wurde das Prinzip der Raumvektor-Pulsweitenmodulation von Drehstrommotoren analysiert und die Spannungsausgangsfähigkeit von Drehstrom-Brückenwechselrichtern unter Verwendung von Raumvektor-Pulsweitenmodulation untersucht. In der Literatur [4] wurden SVPWM und trägerbasierte SPWM verglichen und analysiert. Dabei wurde der Zusammenhang zwischen SVPWM und SPWM mit überlagerten dritten Harmonischen aufgezeigt. Unterschiedliche Platzierungen der Nullvektoren führen zu verschiedenen SVPWM-Modulationsverfahren. Durch Einfügen nur eines Nullvektors pro PWM-Zyklus lässt sich die Anzahl der Schaltzyklen um ein Drittel reduzieren, wodurch eine SVPWM-Modulation mit minimalen Schaltverlusten erreicht wird. Die Totzone von Bauelementen wie IGBTs ist eine der Ursachen für Nichtlinearitäten in Wechselrichtern, die zu Verzerrungen der Stromwellenform und einer Verschlechterung der Regelgüte führen können. Zahlreiche Studien befassen sich mit verschiedenen Kompensationstechniken für Totzonen. In [5] werden die übliche Strom- und Spannungsrückkopplungskompensation analysiert und ein Vorwärtskompensationsschema basierend auf der dq-Drehkoordinatenachse vorgeschlagen. Dessen Korrektur wird nicht durch die Spannungsamplitude und Stromverzerrung des Wechselrichterausgangs beeinflusst und kompensiert die Verzerrung der Wechselrichterausgangsspannung effektiv. Referenz [6] analysiert die Rolle der Totzone und definiert eine Totzone nur dann, wenn der Strom Null durchläuft. Dadurch lassen sich die durch die Totzone verursachten Verzerrungen reduzieren. • Aktueller Stand der Drehzahlerfassungstechnologie: AC-Servosysteme verwenden üblicherweise Positionssensoren zur Erfassung von Position und Drehzahl. Die Drehzahl wird aus den Positionsinformationen berechnet. Die grundlegende Methode zur Drehzahlberechnung ist die Rückwärtsdifferenzierung. Dabei wird die Anzahl der innerhalb eines festen Zeitintervalls erfassten Impulse durch die Zeit dividiert, um die Drehzahl zu erhalten. Dies ist die am häufigsten verwendete Drehzahlmessung (M-Methode). Daneben gibt es die T-Methode, die häufig zur Erfassung niedriger Drehzahlen eingesetzt wird und die Zeit zwischen festen Impulsen misst, sowie die M/T-Methode, eine Kombination aus beiden. Da die Berechnungsperiode des Drehzahlregelkreises fest ist, wird die M-Methode häufig in Servoregelungssystemen verwendet. Bei niedrigen Drehzahlen ist die Anzahl der erfassten Impulse jedoch gering, was zu diskontinuierlichen und schwankenden Drehzahlen führt. Dies kann Schwankungen in der Drehzahlregelung verursachen und die Regelwirkung bei niedrigen Drehzahlen beeinträchtigen. Daher müssen die aus der Positionsdifferenzierung gewonnenen Geschwindigkeitsinformationen in der Regel gefiltert werden, und Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern haben zahlreiche Methoden zur Geschwindigkeitsberechnung vorgeschlagen. Die analoge Schaltungsfilterung nutzt hauptsächlich die Phasenregelschleife (PLL), die die vom Positionsgeber ausgesendeten Impulse mithilfe einer PLL-Schaltung stabilisiert, um eine relativ stabile Impulsfolge zu erhalten. Diese Methode erhöht den Hardwareaufwand, und aufgrund der Entwicklung digitaler Filtertechnologien ist ihre Anwendung in praktischen Servosystemen begrenzt. Die gebräuchlichste digitale Methode zur Geschwindigkeitsberechnung ist die Verwendung eines digitalen Tiefpassfilters. Digitale Tiefpassfilter niedriger Ordnung sind einfach zu entwerfen und zu implementieren und liefern gute Messergebnisse bei stabiler Geschwindigkeit. Die begrenzte Filterbandbreite führt jedoch zu Zeitverzögerungen, die bei transienten Änderungen der Systemgeschwindigkeit zu Fehlern bei der Geschwindigkeitserkennung führen können. Beobachtertechniken aus der modernen Regelungstechnik werden ebenfalls für Echtzeit-Geschwindigkeitsberechnungen eingesetzt. Lorenz schlug die Verwendung linearer Beobachter zur Schätzung der Momentangeschwindigkeit vor. Beobachtertechniken erfordern im Allgemeinen die Erstellung eines Systemmodells und die Schätzung der tatsächlichen Geschwindigkeit durch Simulation des mathematischen Modells des Systems auf Basis von erfasstem Strom, Position und anderen tatsächlichen Informationen. Dieses Verfahren erfordert ein relativ genaues Modell und präzise Modellparameter. Aktuell wird auch an der Verwendung von Kalman-Filtern zur Echtzeit-Schätzung von Drehzahl- und Drehmomentschwankungen sowie an der Anpassung der Reglerparameter durch Parameteridentifikation geforscht, um eine hochpräzise Drehzahlregelung mit ungenauen Encodern zu erreichen. • Aktueller Stand der PID-Parameter-Selbstoptimierung: Die PID-Regelung ist bis heute die am weitesten verbreitete Regelungsmethode. Die meisten Regelkreise werden mit dieser Methode oder ihren geringfügigen Abwandlungen geregelt. Obwohl seit 1940 viele fortschrittliche Regelungsverfahren eingeführt wurden, findet der PID-Regler mit seiner einfachen Struktur, seiner Robustheit gegenüber Modellfehlern und seiner einfachen Bedienung weiterhin breite Anwendung in der industriellen Prozesssteuerung in der Metallurgie, der chemischen Industrie, der Energiewirtschaft, der Leichtindustrie und im Maschinenbau. Die Regelgüte eines PID-Reglers mit einzelnen, unveränderlichen Parametern verschlechtert sich jedoch unter wechselnden Last- und Umgebungsbedingungen deutlich. In diesem Fall müssen erfahrene Ingenieure die PID-Parameter neu einstellen, um sich an die Änderungen anzupassen. Dies ist zeit- und arbeitsaufwändig und genügt nicht den Anforderungen der modernen industriellen Produktion. Daher gewinnt die Technologie der PID-Parameter-Selbstoptimierung zunehmend an Bedeutung. Insbesondere seit dem Aufkommen hochwertiger, speziell für die Bewegungssteuerung entwickelter DSPs hat sich die Technologie zur Online-PID-Parameterselbstoptimierung zunehmend etabliert. PID-Selbstoptimierungsverfahren lassen sich grob in zwei Kategorien unterteilen: modellbasierte und regelbasierte Verfahren. Bei modellbasierten Verfahren wird das Prozessmodell durch Experimente zum Einschwingverhalten, zur Parameterschätzung und zur Frequenzgangmessung ermittelt. Åström und Hägglund schlugen ein Relais-Rückkopplungsverfahren vor, das zu den einfachsten Methoden zur Gewinnung kritischer Prozessinformationen zählt. Dieses Verfahren gewährleistet ein stabiles Schwingungsverhalten im geschlossenen Regelkreis und findet daher breite Anwendung in der industriellen PID-Regler-Parameterselbstoptimierung. Bei regelbasierten Verfahren ist kein experimentelles Prozessmodell erforderlich; die Optimierung basiert auf Regeln, die denen der manuellen Optimierung durch einen erfahrenen Bediener ähneln. Regelbasierte Optimierungsverfahren lassen sich weiter in zwei Methoden unterteilen: 1. Kontinuierliche Optimierung: Optimierungsinformationen wie Fehler, Fehlerableitung und die Summe der vorherigen Fehler werden zu jedem Abtastzeitpunkt erfasst; 2. Periodische Optimierung: Optimierungsinformationen, typischerweise Überschwingen, Anstiegszeit und Einschwingzeit, können nach jeder Sprungantwort gewonnen werden. Modellbasierte Optimierung erfordert im Allgemeinen ein präzises mathematisches Modell des Systems, ist rechenintensiv und bietet eine gute Regelungsleistung. Aufgrund unsicherer nichtlinearer Faktoren und Störungen durch Rauschen in realen Systemen erfordert die Modellerstellung jedoch zahlreiche Annahmen. Sind viele dieser Annahmen ungültig, verschlechtert sich die Regelungsleistung erheblich. Regelbasierte Optimierung hingegen erfordert lediglich die Anpassung der Regelparameter anhand der Eingangs- und Ausgangssignale des Systems, um eine zufriedenstellende Regelungsleistung zu erzielen. Sie benötigt kein Systemmodell, und der Optimierungsprozess ähnelt der manuellen Optimierung durch einen erfahrenen Bediener. Daher ist die Bestimmung der Optimierungsregeln und des voreingestellten Bereichs der Regelparameter besonders wichtig und anspruchsvoll. Regelbasierte Optimierung ist langsam und zeitabhängig und kann sogar Systemschwingungen verursachen oder den Optimierungsprozess verhindern. Um den hohen Echtzeitanforderungen und der Nichtlinearität von Motorantriebsreglern gerecht zu werden, haben zahlreiche Wissenschaftler die Anwendung von Online-Identifikation, Fuzzy-Logik-Regelung und rekursiven asymptotischen Methoden zur Regler-Selbstoptimierung untersucht. • Aktueller Stand der sensorlosen Regelungstechnik: Die sensorlose Regelungstechnik zählt in den letzten Jahren zu den aktivsten Forschungsgebieten in der Servotechnik von Permanentmagnet-Wechselstrommotoren. Synchronmotorantriebe erfordern Drehzahl- und Positionsregelung. Hochpräzise Motorsysteme stellen hohe Anforderungen an die Drehzahl- und Positionsregelung, wodurch die Anforderungen an Sensoren entsprechend steigen. Sensoren werden aktuell in Richtung Miniaturisierung, niedriger Kosten, hoher Auflösung und Multifunktionalität entwickelt. Der Einsatz von Sensoren in Motorsystemen behindert jedoch die Entwicklung von Motoren hin zu höheren Drehzahlen und kleineren Abmessungen. Daher ist die Forschung an sensorloser Technologie von großer Bedeutung für die Regelung von Hochgeschwindigkeitsmotoren, Mikromotoren und einigen Spezialanwendungen. Die frühesten sensorlosen Verfahren lassen sich unter dem Begriff Wellenformerkennungsverfahren zusammenfassen. Durch die Erfassung physikalischer Größen wie Strom, Spannung, Flussverkettung und induzierter Gegenspannung wird die Rotorposition geschätzt und identifiziert, wodurch ein selbstsynchroner Betrieb des Motors erreicht wird. Dieses Verfahren eignet sich besonders für bürstenlose Gleichstrommotoren, da nur alle 60° elektrischer Winkel ein Kommutierungssignal benötigt wird. Diese Anforderung lässt sich vollständig erfüllen, indem das Gegen-EMK-Signal der nicht stromführenden Phase in den drei Wicklungen erfasst wird, um das Kommutierungssignal zu erzeugen. Die Technologie zur Positionsbestimmung von Synchronmotoren entwickelte sich nach dem Aufkommen digitaler Signalprozessoren (DSPs). Die hohe Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit von DSPs ermöglicht die Implementierung komplexer Algorithmen in der sensorlosen Steuerungstechnik. Zahlreiche Wissenschaftler haben die sensorlose Technologie erforscht und praktische Methoden vorgeschlagen. **Fluoreszenz-Positionsbestimmungsverfahren:** Dieses Verfahren basiert auf der Feldrotationstheorie. Im stationären Betrieb des Motors rotieren Stator- und Rotorflussverkettung synchron, wobei sich der Winkel zwischen den beiden Flussverkettungen um einen Potenzwinkel δ unterscheidet. **Modellreferenz-Positionsbestimmungsverfahren:** Dieses Verfahren nimmt zunächst die Rotorposition an, berechnet mithilfe eines Motormodells den Spannungs- oder Stromwert des Motors an dieser angenommenen Position und vergleicht ihn mit der gemessenen Spannung oder dem gemessenen Strom, um die Differenz zu ermitteln. Diese Differenz ist proportional zur Winkeldifferenz zwischen der angenommenen und der tatsächlichen Position. Sinkt diese Differenz auf null, kann die angenommene Position als die tatsächliche Position betrachtet werden. Die Positionsgenauigkeit dieser Methode hängt von der Modellwahl ab; das Strommodell liefert bei niedrigen Drehzahlen bessere Ergebnisse als das Spannungsmodell. **Kalman-Filter-Schätzverfahren:** Der Kalman-Filter kann aus zufälligen Rauschsignalen die optimale Position bestimmen. Der Algorithmus ist rechenintensiv, und es ist schwierig, den Rauschpegel des realen Systems und die Kalman-Verstärkung im Algorithmus mithilfe von Filtern zu bestimmen. Er wird außerdem maßgeblich von den Motorparametern beeinflusst. Ein Positionsschätzverfahren, das auf der Erfassung von Änderungen der Motorphaseninduktivität basiert, nutzt die Induktivitätsänderungen in Abhängigkeit von der Position, um Positionsinformationen zu gewinnen. Permanentmagnet-Synchronmotoren mit Schenkelpolen sind bei der Anwendung dieses Verfahrens gegenüber Permanentmagnet-Synchronmotoren ohne Schenkelpole im Vorteil. Dank bedeutender technologischer Fortschritte in der Mikroelektronik, bei Computern, Leistungshalbleitern und in der Motorenfertigung haben Permanentmagnet-Wechselstrom-Servosysteme eine vielversprechende Zukunft.