永磁同步电机的转动惯量辨识及状态估计-山东大学学报工学版.pdfVIP

　第４２卷　第２期 山　东　大　学　学　报　（工　学　版） ２０１２年４月　 　 　　 Ｖｏｌ．４２　 Ｎｏ．２　　 　ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＳＣＩＥＮＣＥ） Ａｐｒ．２０１２　 　文章编号：１６７２３９６１（２０１２）０２００７００７　　　ＤＯＩ：１０．６０４０／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２３９６１．２０１２．０２．０１２ 永磁同步电机的转动惯量辨识及状态估计 １ １ １ ２ 丁信忠 ，张承瑞 ，李虎修 ，于乐华 （１．山东大学机械工程学院，山东 济南２５００６１； ２．山东大学控制科学与工程学院，山东 济南２５００６１） 摘要：为提高永磁同步电机伺服系统的动态性能和鲁棒性，研究了基于模型参考自适应系统的转动惯量辨识方法 以及基于卡尔曼滤波器的自适应状态估计策略。提出了一种适用于宽转速、高噪声环境下的电机角速度、角位移 和负载扰动转矩的在线估计方法，分析了该方法的抗干扰能力以及系统参数变化对估计效果的影响，并通过辨识 出的伺服系统转动惯量对卡尔曼滤波器的系数矩阵进行实时更新，实现了转动惯量自适应状态估计。仿真和实 验结果表明该算法在速度分辨率、实时性和抗干扰能力上均优于传统Ｍ／Ｔ方法。 关键词：模型参考自适应；转动惯量辨识；卡尔曼滤波器；状态估计；永磁同步电机 中图分类号：ＴＭ３４１　　　文献标志码：Ａ ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｅｒｔｉａａｎｄｓｔａｔｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｆｏｒＰＭＳＭ １ １ １ ２ ＤＩＮＧＸｉｎｚｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇｒｕｉ ，ＬＩＨｕｘｉｕ，ＹＵＬｅｈｕａ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｄａｐｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍ（ＭＲＡＳ）ａｎｄｔｈｅＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ，ｔｈｅｏｎｌｉｎｅｉｎｅｒｔｉａ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｔａｔｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ（ＰＭＳＭ）ｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｏｐｔｉｍａｌｓｔａｔｅｅｓｔｉｍａｔｏｒ ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｗａｓｕｓｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｅｘａｃｔｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｒｏｔｏｒｓｐｅｅｄ，ｒｏｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｔｏｒｑｕｅ ｉｎａｒａｎｄｏｍｎｏｉｓｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅＭＲＡＳｗａｓｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｉｎｅｒｔｉａｍｏｍｅｎｔｒｅａｌ ｔｉｍｅ，ａｎｄｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｉｎｅｒｔｉａｗａｓｕｓｅｄｔｏａｄａｐｔｔｈｅＥＫＦｆｏｒｂｅｔｔｅｒｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｔｏｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍ