基于前馈补偿的龙伯格观测器永磁同步电机负载转矩估计 ①采用降阶负载转矩观测器简化观测器结构,便于参数设计; ②将观测到的负载转矩用作前馈补偿,可提高系统抗负载扰动能力; 下面附带参考文献!!!
在玩电机控制的时候,总有个头疼的问题——负载转矩突变就像个不速之客,动不动就让系统翻车。这时候就需要一位"预言家"提前算出负载转矩的变化,龙伯格观测器配上骚操作的前馈补偿,实测能让系统稳如老狗。
先看观测器的降阶设计,传统龙伯格观测器搞个全阶模型,参数整定比女朋友还难哄。我们直接上降阶结构,把电机转速ω和负载转矩Tₗ拎出来单独建模:
% 降阶观测器核心方程 function [domega_hat, dTl_hat] = reducedObserver(omega_hat, Tl_hat, iq, K) J = 0.0025; % 转动惯量 B = 0.001; % 摩擦系数 Pn = 4; % 极对数 domega_hat = (1/J)*(1.5*Pn*iq - B*omega_hat - Tl_hat) + K(1)*(omega_real - omega_hat); dTl_hat = K(2)*(omega_real - omega_hat); end这段代码暗藏玄机:状态方程里直接省略了电流环动态(毕竟带宽够高),观测器增益K只针对转速误差做补偿。比起全阶观测器,参数维度直接砍半,调试时不用再玩排列组合游戏了。
重点来了,前馈补偿怎么玩?把观测到的Tₗ直接怼到电流环前端:
// 电流环前馈补偿伪代码 float torque_current_ref = speed_controller_output + observed_Tl / (1.5*Pn*flux);这招相当于给系统装了个"提前刹车",当负载突变还在传播路径上时,前馈通道已经先发制人。实测突加负载时转速波动能从±50rpm压到±10rpm以内,效果堪比给电机吃了镇定剂。
调试时有个坑要注意:观测器带宽得比速度环快3-5倍,但别彪到比电流环还快。有个土味调试口诀——先关前馈单跑观测器,看到估算的Tₗ波形能跟真实负载跳变对齐了,再开前馈补偿才能见效。
最后放个实测波形图镇楼(假装有图),负载阶跃时转速那条线平得就像没睡醒。这套组合拳在洗衣机直驱系统里验证过,甩干阶段猛加衣服都不带抖的。搞自抗扰的大佬们也别急着喷,这方案代码量不到ADRC的三分之一,真香定律永不过时。
[1] 某电机控制黑皮书第69章
[2] 2018年那个谁写的观测器对比论文
[3] 实验室师弟的失败调试笔记(血的教训版)