基于扩展卡尔曼滤波器的交流异步电机转速和转子磁链观测器

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1、-政土蜂硕士研究生学位论文基于扩展卡尔曼滤波器的交流异步电机转速和转子磁链观测器学生姓名茁又丹学科专业电气工卷研究方向异步电机高性能矢量控制、☆：‘■、导师李正熙张虎校外导师—北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：沪年一月日学位论文使用授权书学位论

2、文作者完全了解北方工业大学有关保留和使用学位论文的规定，卩：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。□保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限：年，自年月日起至年月日止，解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。北方工、大学硕士学位论文基于扩展卡尔曼滤

3、波器的交流异步电机转速和转子磁链观测器摘要二十一世纪以来，随着电力电子器件、计算机技术的飞速发展，使得芯片以及很多微电子器件有了很大的进步，对感应电机数字化控制系统以及无速度传感器的研宄和发展产生了很大的推动作用。论文首先对近年来交流电机变频调速发展的状况做了一个综述，介绍了几个比较常见的无速度传感器的发展以及优劣点。并重点介绍了三相异步电机的几种不同坐标系下的数学模型。阐述了转子磁场定向的基本原理。本文随后介绍了一个基于反电动势法的异步电机无速度传感器矢量控制方法，讲述了这种方法的控制理论并且介绍了转速外环以及电流内环调节器参数运用工程设计原理整定的

4、方法，然后在环境下构造了一个基于算法的无速度传感器异步电机矢量控制系统来验证的性能并给出仿真结果本文主要介绍了另一种无速度传感器的算法，即扩展卡尔曼滤波算法，介绍了扩展卡尔曼滤波的发展、思想以及算法流程。随后利用搭建了基于扩展卡尔曼滤波的矢量控制系统，仿真结果验证了的优良性能，同时也指出的缺点。最后实验部分是基于公司的芯片的单片机系统，通过软件编译环境，然后对进行模块化程序的编写，通过软件实现扩展卡尔曼滤波。实验结果良好，表明了算法可行。关键词：交流异步电机，矢量控制，无速度传感器，扩展卡尔曼滤波北方工业大学硕士学位论文，，，北方工业大学硕士学位论文目

5、录基于扩展卡尔曼滤波器的交流异步电机转速和转子磁链观测器躲弓丨言交流电机变频调速发展概况无速度传感器控制技术发展概况直接计算法模型参考自适应高频信号注入法扩展卡尔曼滤波法：本文研宄主要内容三相交流异步电机控制原理三相异步电机数学模型坐标变换与变换矩阵三相两相坐标变换（变换）两相静止坐标系两相旋转坐标变换（变换）两相静止坐标系下的异步电机数学模型两相同步旋转坐标系下的异步电机数学模型转子磁场定向矢量控制基本原理及系统转子磁场定向矢量控制原理无速度传感器矢量控制本章小结基于反电动势算法原理及仿真以及控制器参数整定异步电机转子反电动势数学方程基于反电动势发的

6、转子磁链角度估计和转速估计矢量控制调节器参数整定电流内环调节器参数整定速度外环调节器参数整定基于反电动势算法无速度传感器的仿真本章小结基于扩展卡尔曼滤波的无速度传感器矢量控制卡尔曼滤波的基础北方工业大学硕士学位论文随机控制系统卡尔曼滤波问题卡尔曼滤波算法思想卡尔曼滤波增益计算卡尔曼滤波算法流程扩展卡尔曼滤波算法原理利用泰勒展开式处理非线性到线性问题扩展卡尔曼滤波算法一般流程扩展卡尔曼滤波电机转速，转子磁链估算的算法实现两相静止坐标系下的扩展卡尔曼滤波电机状态空间模型的建立系统状态方程离散化基于扩展卡尔曼滤波的电机状态估算流程扩展卡尔曼滤波算法感应电机控

7、制系统仿真扩展卡尔曼滤波算法感应电机控制系统仿真基于扩展卡尔曼滤波的无速度传感器矢量控制实验扩展卡尔曼滤波算法感应电机控制系统实验平台扩展卡尔曼滤波算法感应电机控制系统实验结果及其分析本章总结结论与展望申请学位期间的研宄成果及发表的学术论文北方工业大学硕士学位论文绪论引言在日常生活以及交通运输、工农业生产和国防技术中，电机应用十分广泛，其中很多地方都需要电机变频调速。上个世纪年代以前在变频调速领域大部分全都是直流调速，直流调速的优点主要是有比较好的动态性能并且控制直流调速的方法比较简单。但是直流电机有很大问题，例如制造电机费用大、在运行中比较容易产生火

8、花而且对电机运行周围环境的要求高、维修麻烦等这些原因很大程度限定了直流电机在电机变频领域的发展