永磁同步电机高性能控制算法（13）后续篇—— 基于高阶扩张状态观测器（ESO）的无模型预测控制（MFPC）

本文主要是介绍永磁同步电机高性能控制算法（13）后续篇—— 基于高阶扩张状态观测器（ESO）的无模型预测控制（MFPC），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1.前言

前文已经介绍过了高阶ESO相对于传统ESO的优势。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/703039702https://zhuanlan.zhihu.com/p/703039702

但是当时搭的ESO有点问题。把公式修正之后，发现前文用的改进四阶ESO无法使用。

今天来解释一下为什么改进4阶ESO无法使用。

2.为什么改进4阶ESO用不了？

%扩展观测器带宽配置

fc = 250;%带宽，单位Hz

wc = fc*2*pi;

从上面波形可以看到，改进4阶ESO在2000RPM是无法运行的，而且是逐渐发散、振荡。但是发现改进4阶ESO在1000RPM是可以运行的。

解释：

改进4阶ESO在中频段的闭环增益不为0，这说明如果ESO的输入端刚好输入了一个频率在中频段附近的交流量，那么经过ESO之后，这个交流量将会被放大。

之所以2000RPM振荡而1000RPM不震荡，是因为2000RPM时电机运行的频率更高（更接近于当前配置ESO的中频段了），即使电流环存在非常小的交流，经过ESO之后会将这些微小的交流不断放大，使得系统振荡。

这时候即使加入切换模块也没用（设定进入稳态后从传统四阶切换至改进四阶）：

PS：切换模块的设计参考上篇知乎里提到的参考文献里的切换模块设计。即动态采用传统高阶ESO提高控制的动态性能，稳态情况下切换到改进四阶ESO提高系统的稳态抗噪性能。

因此，必须要改变改进四阶ESO的增益才可以。

3.中频段闭环增益更小的改进4阶ESO

 

 从这个图中可以看到，如果sigema（我仿真中为g）越小，高频段的增益越小（即系统抗噪声能力越强），中频段的闭环增益越大（即系统抗扰动能力越弱，越容易振荡）。论文中选用的sigema为0.25。

那我希望中频段的闭环增益更小一点，我应该选择的sigema>0.25。

根据论文中的公式（25），我选用sigema=0.5时的改进ESO。

 从下图可以看到，把sigema增加至0.5后，系统不再振荡了。

4.电感失配2倍下切换模块的使用

电感参数失配会给系统带来很多的高频噪声，那么我们来看看不同参数的改进4阶ESO的抗噪性能如何。

%扩展观测器带宽配置

fc = 300;%带宽，单位Hz

wc = fc*2*pi;

可以看到，加入切换模块，系统进入稳态后会自动切换到改进高阶ESO，进而实现更好的抗噪声性能，最终使得dq电流的脉动大幅减小。

前文说到，sigema越小，系统抗噪声能力越好，那我把sigema从0.5减小到0.2这样，看看系统抗噪声能力对比情况。

可以看到，随着sigema的减小，系统的抗噪声性能越来越好，稳态的dq电流脉动越来越小。 

这篇关于永磁同步电机高性能控制算法（13）后续篇—— 基于高阶扩张状态观测器（ESO）的无模型预测控制（MFPC）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---