吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (4): 1017-1022.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201604001

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基于H∞鲁棒SUKF算法的永磁同步电机转速观测器设计

赵彬1, 2, 郭孔辉1, 许男1, 杨一洋1   

  1. 1.吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130022;
    2.长春工业大学 电气与电子工程学院, 长春 130012
  • 收稿日期:2015-05-18 出版日期:2016-07-20 发布日期:2016-07-20
  • 通讯作者: 许男(1988-),男,讲师,博士.研究方向:汽车系统动力学与控制.E-mail:xu.nan0612@gmail.com
  • 作者简介:赵彬(1983-),男,博士研究生.研究方向:汽车系统动力学与控制,智能控制.E-mail:zhao_bin@mail.ccut.edu.cn
  • 基金资助:
    “973”国家重点基础研究发展计划项目(2011CB711200)

Speed observer design for permanent magnet synchronous motor based on H∞ robust SUKF algorithm

ZHAO Bin1, 2, GUO Kong-hui1, XU Nan1, YANG Yi-yang1   

  1. 1.State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2.College of Electrical and Electronic Engineering,Changchun University of Technology, Changchun 130012, China
  • Received:2015-05-18 Online:2016-07-20 Published:2016-07-20

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摘要： 为了解决永磁同步电机定子电阻变化对速度观测的影响,利用α-β坐标系下永磁同步电机非线性系统模型,引入H∞鲁棒滤波算法增强观测器鲁棒性。为了解决sigma点计算量大的问题,采用超球体单形采样方法,提出一种新的非线性滤波器。最后设计了H∞鲁棒球形无迹卡尔曼滤波观测器对永磁同步电机转速进行状态观测。当永磁同步电机定子电阻变化时,对比分析了H∞鲁棒球形无迹卡尔曼滤波器与无迹卡尔曼滤波器、球形无迹卡尔曼滤波器在相同系统噪声和量测噪声时电机转速误差方差。H∞鲁棒球形卡尔曼滤波器的转速误差方差接近7 rad/min,明显小于后两者观测器观测值(40、20 rad/min)。

关键词: 车辆工程, 转速观测, 非线性滤波, 永磁同步电机

Abstract: In order to solve the influence of stator resistance variation of permanent magnet synchronous motor on velocity measurement, by using a nonlinear system model of permanent magnet synchronous motor in α-β coordinate, the H∞ robust filtering algorithm is introduced to enhance the robustness of the observer. To solve problem of large calculating number of sigma points, a new nonlinear filter is proposed using the method of single sampling of the sphere. A H∞ robust spherical unscented Kalman filter observer is designed to observe the velocity state of the permanent magnet synchronous motor. When the permanent magnet synchronous motor stator resistance changes, the motor velocity error variances of the H∞ robust spherical unscented Kalman filter, unscented Kalman filter and spherical unscented Kalman filter are compared and analyzed under the same system noise and measurement noise. The speed error variance of the H∞ robust spherical unscented Kalman filter observer is close to 7 rad/min, which is much less than that of the other two observers, which are close to 40 rad/min and 20 rad/min respectively.

Key words: vehicle engineering, speed observation, nonlinear filter, permanent magnet synchronous motor (PMSM)

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[1] 宋舒,龚建国,林薇,等. 纯电动汽车用永磁同步电机空间矢量控制系统建模与仿真[J]. 武汉理工大学学报,2012,34(4):118-122,140.
Song Shu, Gong Jian-guo, Lin Wei, et al. Modeling and simulation of space vector control system for pure electric vehicle driven by permanent magnet synchronous motor[J]. Journal of Wuhan University of Technology, 2012,34(4):118-122,140.
[2] 王高林,杨荣峰,于泳,等. 内置式永磁同步电机无位置传感器控制[J].中国电机工程学报,2010,30(30):93-98.
Wang Gao-lin, Yang Rong-feng, Yu Yong, et al. Position sensorless control for interior permanent magnet synchronous motor[J]. Proceedings of the CSEE, 2010,30(30):93-98.
[3] Simon D. Optimal State Estimation: Kalman, H Infinity, and Nonlinear Approaches[M]. New York: John Wiley & Sons, 2006.
[4] 肖曦,王伟华,吕志鹏. 一种基于增量式卡尔曼滤波器的PMSM转速滤波算法[J]. 电机与控制学报,2014,18(10):104-111.
Xiao Xi, Wang Wei-hua, Lyu Zhi-peng. Filtering algorithm of speed for PMSM based on incremental Kalman filter[J]. Electric Machines and Control, 2014,18(10):104-111.
[5] 曲智勇,姚郁,韩俊伟. 基于改进型平方根UKF算法的永磁同步电机状态估计[J]. 电机与控制学报,2009,12(3):452-457.
Qu Zhi-yong, Yao Yu, Han Jun-wei. State estimation of permanent magnet synchronous motor using modified square root UKF algorithm[J]. Electric Machines and Control, 2009,12(3):452-457.
[6] 郑泽东,李永东, Fadel Maurice. 基于EKF的PMSM无机械传感器矢量控制[J]. 清华大学学报:自然科学版,2009,58(10):1585-1588.
Zheng Ze-dong, Li Yong-dong, Fadel Maurice. PMSM mechanical sensor-less vector control based on extended Kalman filter[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2009,58(10):1585-1588.
[7] Julier S J, Uhlmann J K. Unscented filtering and nonlinear estimation[J]. Proceedings of the IEEE, 2004, 92(3): 401-422.
[8] 杨萌,郝燕玲,高伟. 基于SSUKF的粒子滤波算法研究[J]. 哈尔滨工程大学学报,2010,32(5):601-606.
Yang Meng, Hao Yan-ling, Gao Wei. A particle filter algorithm based on a spherical simplex unscented Kalman filter[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2010,32(5):601-606.
[9] Julier S J,Uhlmann J K.New extension of the Kalman filter to nonlinear systems[C]∥AeroSense International Society for Optics and Photonics,Orlando,1997:182-193.
[1] 常成,宋传学,张雅歌,邵玉龙,周放. 双馈电机驱动电动汽车变频器容量最小化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1629-1635.
[2] 席利贺,张欣,孙传扬,王泽兴,姜涛. 增程式电动汽车自适应能量管理策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1636-1644.
[3] 何仁,杨柳,胡东海. 冷藏运输车太阳能辅助供电制冷系统设计及分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1645-1652.
[4] 那景新,慕文龙,范以撒,谭伟,杨佳宙. 车身钢-铝粘接接头湿热老化性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1653-1660.
[5] 刘玉梅,刘丽,曹晓宁,熊明烨,庄娇娇. 转向架动态模拟试验台避撞模型的构建[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1661-1668.
[6] 赵伟强, 高恪, 王文彬. 基于电液耦合转向系统的商用车防失稳控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1305-1312.
[7] 宋大凤, 吴西涛, 曾小华, 杨南南, 李文远. 基于理论油耗模型的轻混重卡全生命周期成本分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1313-1323.
[8] 朱剑峰, 张君媛, 陈潇凯, 洪光辉, 宋正超, 曹杰. 基于座椅拉拽安全性能的车身结构改进设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1324-1330.
[9] 那景新, 浦磊鑫, 范以撒, 沈传亮. 湿热环境对Sikaflex-265铝合金粘接接头失效强度的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1331-1338.
[10] 王炎, 高青, 王国华, 张天时, 苑盟. 混流集成式电池组热管理温均特性增效仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1339-1348.
[11] 金立生, 谢宪毅, 高琳琳, 郭柏苍. 基于二次规划的分布式电动汽车稳定性控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1349-1359.
[12] 隗海林, 包翠竹, 李洪雪, 李明达. 基于最小二乘支持向量机的怠速时间预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1360-1365.
[13] 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555.
[14] 胡满江, 罗禹贡, 陈龙, 李克强. 基于纵向频响特性的整车质量估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 977-983.
[15] 刘国政, 史文库, 陈志勇. 考虑安装误差的准双曲面齿轮传动误差有限元分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 984-989.
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[1] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[2] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[3] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[4] 肖锐, 邓宗才, 兰明章, 申臣良. 不掺硅粉的活性粉末混凝土配合比试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 671 -676 .
[5] 陈思国, 姜旭, 王健, 刘衍珩, 邓伟文, 邓钧忆. 车载自组网与通用移动通信系统混杂网络技术[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 706 -710 .
[6] 孟超, 孙知信, 刘三民. 基于云计算的病毒多执行路径[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 718 -726 .
[7] 仙树, 郑锦, 路兴, 张世鹏. 基于内容转发模型的P2P流量识别算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 727 -733 .
[8] 吕源治, 王世刚, 俞珏琼, 王小雨, 李雪松. 基于柱透镜光栅的虚模式下一维集成成像显示特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 753 -757 .
[9] 王丹, 李阳, 年桂君, 王珂. 非均质度量掩蔽函数在空域水印中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 771 -775 .
[10] 冯琳函, 钱志鸿, 尚克诚, 朱爽. 基于IEEE802.15.4标准的改进型隐藏节点冲突避免策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 776 -780 .
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