非线性观测器,即磁链观测器,是一种比传统估算反电动势更为强大和稳定的技术。在本文中,我们
将探讨非线性观测器在闭环控制系统中的应用,重点关注其在实际硬件中的实现以及在 VESC(电动
滑板车控制器)中的应用。
首先,让我们先对非线性观测器进行一个简要的介绍。传统的电机反电动势观测方法是通过估算反电
动势来实现闭环控制。然而,在某些情况下,由于电机参数的不确定性或非线性特性,传统方法可能
导致控制系统的性能下降。非线性观测器通过测量电机磁链来实现闭环控制,它可以更准确地估算电
机输出磁链,从而提高系统的闭环控制性能。
在这里,我们将重点介绍基于 Matlab 模型的非线性观测器。我们使用最新的 Matlab 版本(2021b
)来建立模型,并模拟闭环启动的效果。仿真结果显示,非线性观测器可以在闭环控制系统中实现良
好的效果。但是,在实际硬件中,我们面临着更多的挑战。
针对实际硬件中的应用,我们可以实现 5%或更低转速闭环控制。目前,我们已经在 CortexM4 的硬
件平台上成功实现了非线性观测器。这个硬件平台具有较高的计算能力和实时性能,使得非线性观测
器能够在实际场景中得到有效应用。
此外,VESC 作为一种先进的电动滑板车控制器,也采用了非线性观测器。VESC 将非线性观测器作为
其控制算法的核心,以实现精确的闭环控制,提升电动滑板车的性能和稳定性。
在实际应用中,非线性观测器具有许多优势。首先,它可以更准确地估算电机输出磁链,从而提高闭
环控制的性能。其次,非线性观测器对电机参数的不确定性和非线性特性具有较强的鲁棒性,使得系
统能够适应不同的工作条件。此外,非线性观测器的实现相对简单,不需要复杂的数学模型和大量的
计算资源。
总的来说,非线性观测器作为一种先进的闭环控制技术,在实际应用中表现出了强大的性能和稳定性
。通过 Matlab 模型和实际硬件的实现,我们验证了非线性观测器在闭环控制系统中的优势。VESC
作为一个成功的应用案例,进一步证明了非线性观测器在电动滑板车等领域的应用潜力。未来,我们
可以进一步探索非线性观测器在其他领域的应用,并结合实际场景进行优化和改进。
希望本文能够帮助读者更深入地理解非线性观测器的原理和应用,并为技术研究者和工程师在闭环控
制领域提供参考和启示。