[發明專利]一種指數擬合容積卡爾曼濾波的電機轉子位置估計方法

在審

• 申請號: 202110403424.2
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113114076A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 于德亮;徐帆;王兆天
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/18;H02P6/34;H02P6/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種指數擬合容積卡爾曼濾波的電機轉子位置估計方法，其特征在于，指數擬合球面徑向規則由三次球面容積規則和指數擬合高斯—拉蓋爾求積規則組成，并且依托于電機模型的一種狀態觀測器，該觀測器能很準確的預測下一時刻轉子的位置，具有強跟蹤性；

2.根據權利要求1所述一種指數擬合容積卡爾曼濾波的電機轉子位置估計方法，其主要包含以下步驟：

ECKF依托于永磁同步電機數學模型，選取靜止坐標系下的數學模型；

對系統進行初始化分析，加入高斯噪聲；

進行時間更新，計算容積點，并用指數擬合的容積卡爾曼濾波器進行計算；

量測更新，計算測量誤差協方差和互協方差；

反復以上過程，以求達到更好的跟蹤效果；

3.根據權利要求2所述一種指數擬合容積卡爾曼濾波的電機轉子位置估計方法，其過程中選取靜止坐標系下的數學模型；

4.根據權利要求2所述一種指數擬合容積卡爾曼濾波的電機轉子位置估計方法，其過程中狀態變量的噪聲選用高斯噪聲，即：

x_k＝φ_k-1(x_k-1)+η_k

y_k＝γ_k(x_k)+v_k

其中x_k表示狀態變量，即含有靜止坐標系下的定子電流α-β軸分量iɑ,iβ、電機的機械角速度ω_e、電機的轉角θ_e；φ_k-1(x_k-1)是由表貼式永磁同步電機靜止坐標系下數學模型有關四個狀態變量的對應函數關系；η_k是系統噪聲；y_k是測量值的狀態變量；γ_k(x_k)是由表貼式永磁同步電機靜止坐標系下數學模型有關四個狀態變量的對應函數關系；v_k是測量噪聲；

5.根據權利要求2所述一種指數擬合容積卡爾曼濾波的電機轉子位置估計方法，其過程中核心步驟，就是計算非線性化部分，在高斯假設下，必須計算多個由非線性函數和高斯概率密度函數乘積的積分形式：

其中I(f)表示需要的積分函數，f(x)表示非線性函數，N(x；0,I)表示高斯概率密度函數，但這類積分很難求出精確解所以CKF：

其中ξ_i為第i個容積點，(n為狀態變量的維度，[1]為單位矩陣m＝2n)；

以及ECKF：

其中，代表Gauss-Laguerre求積規則的樣本點和權重；

[u]是表示單位超球體坐標軸焦點的一組索引，例如對于一個二維系統[u]＝{(1，0)，(0，1)，(1，0)，(0，1)}；

6.根據權利要求2所述一種指數擬合容積卡爾曼濾波的電機轉子位置估計方法，其預測部分具體關系為：

其中，x的協方差

7.根據權利要求2所述一種指數擬合容積卡爾曼濾波的電機轉子位置估計方法，其量測更新部分具體關系為：

其中：卡爾曼增益系數

y的估計值為

y的協方差：

y的互協方差：

迭代函數

x的協方差