基于扩展Kalman滤波器的PMSM高性能控制系统

摘要

扩展Kalman滤波器考虑了系统噪声和测量噪声的影响,是一种基于最优控制理论的非线性估计方法.本文提出一种新型的用于永磁同步电机(PMSM)的基于扩展Kalman滤波器(EKF)的状态观测器,可以把有限精度的光电码盘信号的量化误差考虑为测量噪声,从而可以精确观测转子位置和转子转速.电机不需要知道转子初始位置就可以起动.该状态观测器还可以观测负载转矩,利用观测的负载转矩形成对给定转矩的前馈补偿,可以大大改善负载转矩波动过程中的转速控制性能.在轻负载时永磁同步电机定子电流较小,因此电流测量过程中的噪声和干扰对系统性能的影响就非常明显.Kalman滤波器可以有效消除电流测量值中的干扰和测量噪声,提高系统在轻载时的性能.仿真和实验结果验证了该系统的性能.