黄苏融，　何栋林，　王　爽，　石　坚

(上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072)



基于扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转动惯量辨识研究*

黄苏融，何栋林，王爽，石坚

(上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072)

摘要：为抑制转动惯量变化对高性能伺服系统性能的不良影响，缩短惯量辨识收敛时间和提高辨识精度已成为转动惯量辨识的研究热点。基于扩展Kalman滤波器，开展永磁同步电机转动惯量辨识算法设计、仿真和试验研究。仿真和试验结果表明，扩展Kalman滤波器用于永磁伺服系统的惯量实时辨识是有效的，突变惯量时辨识收敛时间约为4s、辨识误差为6.8%。

关键词：扩展Kalman滤波器； 永磁同步电机； 转动惯量； 参数辨识

0引言

工业机器人、数控机床与新能源汽车等先进制造业的发展，对高性能伺服系统的动态响应、定位准确性提出了更高的要求。但系统的性能受转动惯量的变化影响较大，当转动惯量增大时会使系统响应变慢，容易造成系统不稳定；当转动惯量减小时虽然加快了系统的动态响应速度，但会使速度超调甚至振荡。因此，快速准确地获得转动惯量并应用于永磁同步伺服电机速度控制是提高伺服系统动态性能的有效途径[1-2]。随着交流伺服系统的发展，转动惯量的辨识成为伺服控制技术的重点研究方向之一。

目前，国内外学者提出了多种转动惯量的辨识算法，如最小二乘法、朗道离散时间递推算法、梯度算法、扩展Luenberger观测器(ELO)、扩展卡尔曼(Kalman)滤波器(EKF)等。文献[3]提出在低速时，将加权最小二乘递推法与降维观测器结合起来，把最小二乘辨识出的转动惯量输入到降维观测器中，进一步对转速进行控制，提高了转速控制的精确度。……