基于Lyapunov的转子电阻鲁棒观测器：提升电机速度控制稳定性

本研究论文聚焦于矢量控制系统的转子电阻鲁棒观测器设计，特别是在无速度传感器电机控制中的关键作用。在实际应用中，电机运行时的温度升高和集肤效应会导致转子电阻值的不可预测变化，这直接影响到速度估计的准确性，甚至可能导致系统的不稳定。因此，准确估计或抑制转子电阻的不确定性成为了至关重要的任务。 传统的解决方案是采用双辨识策略，如文献[4]中提到的基于白适应观测器的转速和转子电阻联合辨识方法。这种方法利用Lyapunov稳定性理论，将转速和电阻作为时变的不确定参数进行在线自适应辨识。然而，这种方法虽能提高辨识精度，但增加了系统的复杂性和不确定性，可能无法确保整个系统在所有速度范围内的稳定性。此外，实时的双参数辨识对系统的运算能力和采样频率有较高要求，限制了其在实际工程中的实用性。 为解决这一问题，本文提出了转子电阻鲁棒观测器。它运用Lyapunov稳定性理论，设计了一种新型Lyapunov函数，理论上证明了观测器在全速范围内的稳定性，并通过非线性矩阵不等式（LMIs）求解，得到了保证观测器稳定性的观测增益矩阵G。与传统的双辨识方案相比，转子电阻鲁棒观测器在全速范围内更有效地抑制了转子电阻不确定性对速度估计的影响，表现出优异的鲁棒性能。 值得注意的是，转子电阻的变化并非随机，而是遵循特定的函数规律，如文献[31]所示。基于此，作者构建了异步电机在考虑转子电阻不确定性的静止坐标系下的数学模型，进一步阐述了转子电阻鲁棒观测器如何结合这些特性，以实现更稳健的速度估计和控制。 总结来说，该研究旨在提升无速度传感器矢量控制系统在面对转子电阻不确定性时的稳定性和鲁棒性，通过创新的转子电阻鲁棒观测器设计，克服了传统双辨识方法的局限，为电机控制领域的实际应用提供了新的解决方案。