1.位置观测器参数调整
位置观测器是无传感器 FOC 系统的核心算法。常见的方法包括滑动模式观测器(SMO)、卢恩贝格尔观测器和磁通量联动观测器(Active Flux)。
滑动模式观测器(SMO)
滑动模式增益 (Ksmo):
增益过大会带来高频噪声;增益不足则会减慢收敛速度。经验值 = 1.5-2 × 反向电磁场振幅。SMO 通常与无传感器 bldc 控制器一起使用。
低通滤波器截止频率:
必须超过电机的最大电气频率,但必须低于开关频率的一半,尤其是在使用 bldc foc 控制器的系统中。
新改进的 SMO:
最新设计完全取消了增益和低通滤波器,大大增强了工业直流电机控制器系统的稳健性。
卢恩贝格观测器
观测器增益矩阵:
通过极点位置进行配置;在无刷直流电机控制器设置中,极点速度应比电机电气动态速度快 5-10 倍。
模型参数灵敏度:
对电机参数(R、L)敏感,需要在线参数识别,通常由三相无刷直流电机控制器支持。
结合干扰抑制特性:
增强了对参数变化的稳健性。
观测器的 PLL Kp、Ki 参数调整
对观测器 PLL 的 Kp 和 Ki 参数进行调整,实质上就是对一阶电流环和二阶速度环进行调整。例如,我们可以观察到反向电磁场或磁通联动:
上述公式可以简化,观测器中的 PLL 控制图也可以简化为
根据该图,闭环传递函数为
利用二阶系统的控制理论,可以进行相应的调整:
因此,PLL Kp 和 Ki 最初就是采用这种理论方法进行调整的。这些值都是近似值,需要在实践中进行微调。阻尼比 ζ 应≥ 0.707,自然带宽 ωₙ 选为 5 × 机械速度左右。
总结
无传感器 FOC 参数调整必须遵循 “先内环,后外环 “的原则,将理论计算与实验调整相结合。电流环强调快速响应;速度环兼顾动态性能和干扰抑制;位置观测器则取决于算法的鲁棒性。在实际调整中,使用示波器、电流探头和其他工具逐步优化参数,以便在使用无传感器 bldc 控制器、bldc foc 控制器和工业直流电机控制器硬件的系统中实现稳定高效的控制。
工程师系统地完成无传感器 FOC 参数调整,以提高性能和可靠性,避免盲目试错,并简化调试。已知电机参数后,可调整的设置包括:电流带宽(电流环)、速度带宽和阻尼系数(速度环),以及无刷直流电机控制器和三相直流电机控制器设计中的 PLL 阻尼比和观测器带宽。