当前位置：首页 > news >正文

基于MATLAB的滑膜观测器仿真搭建

news 2025/11/17 7:56:40

多的不说直接上图。

下面是速度的仿真结果。可以看到速度还是跟随的很准的。

下面的是角度的。虽然说有一点偏差但是还是可以的

1.反park变化

这个图是一个 坐标变换模块，具体是将电机在 dq 坐标系下的电压分量（Ud, Uq） 转换到 静止 α-β 坐标系下的电压分量（Ualfa, Ubeta）。

这属于 逆 Park 变换（Inverse Park Transform） 的一部分，也叫 dq 到 αβ 变换。

🔍 模块功能

✅ 输入：

Ud：d 轴电压（直轴电压）
Uq：q 轴电压（交轴电压）
thetma：转子电角度（即旋转坐标系相对于静止坐标系的夹角）

注意：thetma 是旋转坐标系的角度，通常由位置传感器或无传感器估计得到。

✅ 输出：

Ualfa：α 轴电压（静止坐标系）
Ubeta：β 轴电压（静止坐标系）

📐 数学原理

该变换基于 旋转坐标系到静止坐标系的逆变换：

其中：

θ=thetma
ud=Ud
uq=Uq

所以：

uα=cos(θ)⋅uq−sin(θ)⋅ud
uβ=sin(θ)⋅uq+cos(θ)⋅ud

2.逆Clarke+Svpwm

1.扇区判断

所在的扇区完全由Uβ、√3Uα-Uβ以及-(√3Uα +Uβ)决定。为了继续简化计算，做如下定义:

为了继续简化计算，我们规定:若U>0，则A=1，否则A=0;若U>0,则B=1，否则B=0;若U>0，则C=1，否则C=0。因此，A、B、C共有8种组合。但是，由表4.2可知，扇区计算中不存在A、B、C全是0或者全是1的状态，因此有效的4、B、C组合一共有6种。令N=A+2B+4C，通过A、B、C的不同组合计算出N值，可以很方便地判断矢量所处的扇区。表列出了N值与矢量所在扇区的对应关系。

2.逆clark

用于将 α-β 坐标系下的两相电压 转换为 三相静止坐标系下的电压（a、b、c 相）。这是电机控制中 SVPWM 或传统 PWM 调制的关键步骤。

✅ 功能概述

📌 模块名称：逆 Clarke 变换（αβ → abc）

🔧 输入：

Ualpha：α 轴电压分量
Ubata（应为 Ubeta）：β 轴电压分量
PWM周期ts：PWM 调制周期（可能用于后续定时或归一化）
逆变直流侧电压Ud：直流母线电压（如 311 V）

⚠️ 注意：虽然输入了 Ud 和 ts，但标准的逆 Clarke 变换本身不依赖这两个参数。它们可能是为了后续 PWM 占空比计算而传递的。

🎯 输出：

X → 对应 a 相电压 ua
Y → 对应 b 相电压 ub
Z → 对应 c 相电压 uc

从 α-β 到 abc 的变换公式为：

3.作用时间判断

✅ 这个仿真是干什么的？

这是一个用于 SVPWM（空间矢量脉宽调制）中，根据扇区编号 N 和 αβ 平面电压矢量分量 X、Y，计算两个基本电压矢量作用时间 T1 和 T2 的模块。

我的理解就是说，逆Clarke变换会计算出Va,Vb,Vc但是，我们只是需要其中是两项来合成我们需要的矢量，所以说，这里会根据扇区来选择我们需要的Va,Vb,Vc以及控制矢量的方向。下面是代码可以加深理解。

    // ==================== 逆Clarke变换 ====================// 将α-β坐标系电压转换为三相电压// Va = Uβ// Vb = -Uβ/2 + Uα*sqrt(3)/2// Vc = -Uβ/2 - Uα*sqrt(3)/2epwm->Va = epwm->Ubeta;epwm->Vb = -(epwm->Ubeta >> 1) + ((((int32_t)epwm->Ualfa) * 0x0ddb) >> 12);  // 0x0ddb ≈ sqrt(3)/2epwm->Vc = -(epwm->Ubeta >> 1) - ((((int32_t)epwm->Ualfa) * 0x0ddb) >> 12);// ==================== 扇区判断 ====================// 根据三相电压的符号判断扇区if (epwm->Va > 0)  epwm->A = 1; else epwm->A = 0;if (epwm->Vb > 0)  epwm->B = 1; else epwm->B = 0;if (epwm->Vc > 0)  epwm->C = 1; else epwm->C = 0;epwm->sector = epwm->A + (epwm->B << 1) + (epwm->C << 2);  // 扇区号计算// ==================== 时间计算 ====================// 根据扇区计算各相导通时间switch (epwm->sector){case 1:epwm->t1 = -epwm->Vb;  // 扇区1的时间计算epwm->t2 = -epwm->Vc;break;case 2:epwm->t1 = -epwm->Vc;  // 扇区2的时间计算epwm->t2 = -epwm->Va;break;case 3:epwm->t1 = epwm->Vb;   // 扇区3的时间计算epwm->t2 = epwm->Va;break;case 4:epwm->t1 = -epwm->Va;  // 扇区4的时间计算epwm->t2 = -epwm->Vb;break;case 5:epwm->t1 = epwm->Va;   // 扇区5的时间计算epwm->t2 = epwm->Vc;break;case 6:epwm->t1 = epwm->Vc;   // 扇区6的时间计算epwm->t2 = epwm->Vb;break;default:break;}

4.过调制处理

输入信号：

编号	名称	含义
1	T1	基本电压矢量 V1 的作用时间（原始计算值）
2	T2	基本电压矢量 V2 的作用时间（原始计算值）
3	TS	载波周期（开关周期），即一个 PWM 周期的时间长度

⚠️ 注意：T1 和 T2 是从前面的“扇区选择 + 时间计算”模块输出的原始值，可能大于 TS，这就是“过调制”的表现。

为什么需要过调制处理？

正常情况（欠调制）：

当参考电压矢量落在六边形内时，T1 + T2 ≤ TS
可以直接使用原始 T1、T2 值生成 PWM
输出电压与指令成比例

过调制情况（饱和）：

当参考电压矢量超出六边形边界（即超过直流母线电压允许的最大幅值）
计算出的 T1 + T2 > TS
若直接使用会导致：
- 开关时间超过周期 → 不可能实现
- 电机输出电压失真
- 控制失效

所以必须进行“过调制处理”。

5.切换时间

SVPWM 中“切换时间计算”模块，用于将已经修正过的两个基本电压矢量作用时间 t1、t2，以及载波周期 ts，转换为三相逆变器各桥臂的开关时刻（即 PWM 的导通/关断时间）。

6.确定输出扇区

SVPWM 中“确定输出扇区”或“PWM 时序分配”模块，但它并不是用来“判断输入扇区”的，而是根据已知的扇区 N 和三相 PWM 切换时间 ta、tb、tc，来生成三个中间变量 Tcmp1、Tcmp2、Tcmp3，用于后续的比较器（Comparator）触发 PWM 波形。

7.PWM信号产生

3.Park+Clarke

这是一个“三相电流到 dq 坐标系变换”的模块，即 Clarke 变换 + Park 变换的组合，用于电机控制中的矢量变换（坐标变换）

4.SMO

1.Iα，Iβ，Uα，Uβ

        // ==================== 电流值更新 ====================// 滑模观测器部分：如果没有检测到编码器反馈，则使用滑模观测器估计值Angle_SMOPare.Ialpha = current_s.Ialfa;  // 使用实际的α轴电流值Angle_SMOPare.Ibeta  = current_s.Ibeta;  // 使用实际的β轴电流值// ==================== 电压值转换 ====================// 将PWM占空比电压转换为实际的电压值，d轴和q轴电压值需要转换// 使用DCBUSVALUE（直流母线电压）和PWM_PERIOD（PWM周期），1.73205f是sqrt(3)，用于将线电压转换为相电压Angle_SMOPare.Valpha = (float)epwm_s.Ualfa * DCBUSVALUE / PWM_PERIOD / 1.73205f;  // 转换为实际电压ValphaAngle_SMOPare.Vbeta  = (float)epwm_s.Ubeta * DCBUSVALUE / PWM_PERIOD / 1.73205f;  // 转换为实际电压Vbeta

实际中使用 Clarke计算出来的Iα，Iβ，Uα，Uβ作物观测器的输入。