Бездатчиковая оценка положения ротора BLDC/PMSM, на высоких скоростях Опции

[amaora]

Отлаживаю алгоритм (модификация вот этого, там EKF на 5 переменных, токи в dq, скорость, положение и момент нагрузки) на численной модели (модель BLDC основана на этом, форма ЭДС синусоидальная, ШИМ обсчитывается на каждом отрезке между переключениями ключей). Появляются некоторые вопросы.

1. Ошибка по положению возростает с ростом скорости. Добился некоторого улучшения путем доработки решателя ОДУ (тот который часть EKF). Но все ещё остается ~4 градуса ошибки на ~90000 rpm электрической скорости при 20 кГц ШИМ (ошибка пропорциональна скорости и периоду, на 40кГц будет ~2 градуса). Как можно бороться с этой проблемой? Пытаться дальше уточнять решение ОДУ по моему бессмысленно, на реальной системе проявяться другие детали и будет та же проблема. Компенсировать смещение самой оценки положения после EKF тоже плохая идея, надо устранять эти "вредные" невязки которые приводят к смещенности оценки. Или может быть я хочу слишком много и надо просто увеличивать частоту ШИМ?

2. Во всей литературе по теме упоминается field weakening. Я решил проверить, на своей модели, т.к. я не понимаю каким образом ток по прямой оси может привести к уменьшению постоянной ЭДС, что вызывает сомнения в правильности модели. Задал отрицательный ток по D, и действительно скорость возросла, но почему? Глядя на уравнения BLDC или PMSM это не очевидно.





Спасибо.

Если кому не лень посмотреть, код здесь.

Сообщение отредактировал amaora - Jan 1 2014, 18:01

[Turnaev Sergey]

Да, на таких скоростях, а точнее кратностях, возникают проблемы.

Надо копать в сторону предикативного управления, причём у меня коллега с пол года отлаживал предикативное управление, и жаловался на то, что статей IEEE по этому вопросу реально полезных почти нет. В итоге отладил, получив быстродействие на 100% наброс нагрузки порядка трёх - пяти периодов ШИМ, но это не привод был, а инвертор работающий на сеть.

Кто это реализовал, тот это не особо афиширует. Поищите зарубежные патенты на эту тему.

У меня на реальном PMSM бездатчиковые алгоритмы в широком диапазоне частот вращения не работали, максимум до 20-30 тыс кажется, дальше полученный фазовый угол сильно искажался, это при тех же 20кГц ШИМ. Но EKF я не делал.
Поэтому кстати BLDC проще реализовать на высоких оборотах, чем FOC.

А вообще, если реально на 90тыс оборотов будет работать с ошибкой 5%, считаю что это будет очень круто. Где только такие скорости, это вопрос. В спортивном моделизме больше 50 редкость, другие варианты в голову не приходят, какие-то спец применения.

[amaora]

А вообще, если реально на 90тыс оборотов будет работать с ошибкой 5%, считаю что это будет очень круто. Где только такие скорости, это вопрос. В спортивном моделизме больше 50 редкость, другие варианты в голову не приходят, какие-то спец применения.

Так это электрическая скорость, а механическая при этом ~8000 об./мин.

Надо копать в сторону предикативного управления, причём у меня коллега с пол года отлаживал предикативное управление, и жаловался на то, что статей IEEE по этому вопросу реально полезных почти нет. В итоге отладил, получив быстродействие на 100% наброс нагрузки порядка трёх - пяти периодов ШИМ, но это не привод был, а инвертор работающий на сеть.

EKF не предикативен? Ошибка возникает не от запаздывания оценки, а от того, что при таком крупном шаге (~30 градусов) возникает большая погрешность интегрирования уравнений. Ведь в dq координатах, вектор напряжения приложенного от инвертора, уже нельзя считать неподвижным в течении такта. Появляются "ненормальные" невязки, фильтр пытается их устраниить и уводит оценку в какое-то смещение.

В какой-то степени помогает добавление простенькой адаптации по постоянной двигателя. Но идентификатор и без того капризен, а здесь ещё и от скорости все будет ползти. Может быть все таки стоит интегрировать с учетом формы ШИМ, во всех виденных мной статьях эти вопросы умалчиваются. На замер пульсаций тока от ШИМ переходить желания нет.