无传感器 FOC 系统环路参数调整指南 – 观察者 PLL

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。