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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