基于卡爾曼濾波算法的感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器控制研究.pdf

1、感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的大部分問題應(yīng)當(dāng)說在當(dāng)今的電力電子技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)得到解決，相關(guān)的成熟技術(shù)提供了被業(yè)界廣泛接受的解決方案。目前，感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)研發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)是如何將驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)有機(jī)地結(jié)合在一起，開發(fā)出性能更高、成本更低的“驅(qū)動(dòng)模塊”?；谶@一思路，開發(fā)人員在如何省去軸側(cè)速度傳感器以及電機(jī)相電流傳感器方面進(jìn)行了深入的研究，特別是高性能無(wú)速度傳感器矢量控制的實(shí)現(xiàn)已成為近年來(lái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)研究的熱點(diǎn)?；谝陨媳尘?，本論文充分考慮感應(yīng)電機(jī)電磁特性對(duì)機(jī)械特性

2、的影響，實(shí)現(xiàn)了速度和磁通的完全解耦控制和觀測(cè)，著重解決感應(yīng)電機(jī)對(duì)環(huán)境噪聲和電機(jī)參數(shù)變化的魯棒性及其在無(wú)速度傳感器領(lǐng)域中的應(yīng)用問題。 本文系統(tǒng)地介紹了自適應(yīng)濾波理論中的卡爾曼濾波器家族在感應(yīng)電機(jī)參數(shù)觀測(cè)中的應(yīng)用。主要研究了以下感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器控制策略：①基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的感應(yīng)電機(jī)矢量控制；②基于改進(jìn)電機(jī)模型的降階卡爾曼濾波器參數(shù)估計(jì)；③基于無(wú)偏卡爾曼濾波器的感應(yīng)電機(jī)矢量控制。 本文第4章重點(diǎn)介紹了擴(kuò)展卡爾曼濾波器的

3、設(shè)計(jì)，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)。擴(kuò)展卡爾曼濾波器采用工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒?，?duì)非線性方程進(jìn)行線性化處理。在電機(jī)狀態(tài)方程中加入了反映電機(jī)建模誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲模型和測(cè)量噪聲模型。擴(kuò)展卡爾曼濾波器同時(shí)對(duì)電機(jī)的五個(gè)參變量進(jìn)行估計(jì)，并將估計(jì)的轉(zhuǎn)速信息引入感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器控制系統(tǒng)中。仿真結(jié)果證明與開環(huán)的磁鏈與轉(zhuǎn)速觀測(cè)方法相比，擴(kuò)展卡爾曼濾波器獲得了很好的動(dòng)態(tài)跟蹤性能，抗噪聲能力以及低速狀態(tài)下良

4、好的觀測(cè)效果。 本文第5章從濾波器結(jié)構(gòu)入手，推導(dǎo)出了可用于寬采樣周期的降階卡爾曼濾波器。擴(kuò)展卡爾曼濾波器由于采用了復(fù)雜多變量的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，致使其在轉(zhuǎn)速估計(jì)中運(yùn)算量大，要求采樣周期短，實(shí)際應(yīng)用困難。改進(jìn)的降階卡爾曼濾波器采用新的數(shù)學(xué)模型，簡(jiǎn)化了濾波器結(jié)構(gòu)，去除了定子電阻項(xiàng)參數(shù)，克服了需要采用短采樣周期的缺陷。經(jīng)仿真驗(yàn)證，該觀測(cè)策略加快了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，提高了轉(zhuǎn)速估計(jì)的準(zhǔn)確性和魯棒性。本文第6章在一種新穎的統(tǒng)計(jì)自回歸算法的基礎(chǔ)上，設(shè)