[发明专利]一种基于卡尔曼滤波的全参数观测器及全参数辨识方法

权利要求书

1.一种基于卡尔曼滤波的全参数观测器，用于对永磁同步电机进行参数辨识，所述永磁同步电机在运行过程中，其电流环输出的d、q轴指令电压内分别注入了频率为ω_h的小信号电压u_dh和u_qh；其特征在于，所述全参数观测器包括：参数扩展卡尔曼滤波器和状态扩展卡尔曼滤波器；

所述参数扩展卡尔曼滤波器包括：参数先验预测模块和参数后验估计模块；所述状态扩展卡尔曼滤波器包括：状态先验预测模块和状态后验估计模块；

所述参数先验预测模块，其第一输入端连接至所述参数后验估计模块的输出端，其用于对当前周期的参数进行先验预测，得到当前周期的参数先验预测值

所述状态先验预测模块，其第一输入端连接至所述状态后验估计的输出端，其第二输入端连接至所述参数先验预测模块的输出端，其用于对当前周期的状态进行先验预测，得到当前周期的状态先验预测值

所述参数后验估计模块，其第一输入端连接至所述参数先验预测模块的输出端，其第二输入端连接至所述状态先验预测模块的输出端，其用于对当前周期的参数进行后验估计，得到当前周期的参数后验估计值

所述状态后验估计模块，其第一输入端连接至所述状态先验预测模块的输出端，其第二输入端连接至所述参数先验预测模块的输出端，其用于对当前周期的状态进行后验估计，得到当前周期的状态后验估计值

其中，表示上一周期的状态后验估计值，U_k-1表示上一周期注入的小信号电压；T_s表示采样时间间隔，ω_e表示电机基频；R_s表示电机定子绕组电阻；表示为电感矩阵的逆矩阵，和分别表示d轴增量自感和q轴增量自感，表示d、q轴增量互感；θ＝[R_s T_dd T_dq T_qq]^T表示待观测的参数，f^*()表示电机的离散状态方程。

2.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的全参数观测器，其特征在于，所述参数先验预测模块进行信号处理的计算表达式为：

其中，表示上一周期的参数后验估计值；表示当前周期的参数先验预测协方差矩阵，表示上一周期的参数后验估计协方差矩阵，Q_p表示参数先验预测中的系统噪声协方差矩阵。

3.如权利要求2所述的基于卡尔曼滤波的全参数观测器，其特征在于，所述状态先验预测模型进行信号处理的计算表达式为：

其中，表示当前周期的参数先验估计协方差矩阵，表示上一周期的状态后验估计协方差矩阵，Q_x表示状态先验预测中的系统噪声协方差矩阵；F_x,k-1表示离散状态方程f^*()对电机状态X*的导数在上一周期的取值。

4.如权利要求3所述的基于卡尔曼滤波的全参数观测器，其特征在于，所述参数后验估计模块进行信号处理的计算表达式为：

其中，表示所述电机在当前周期的输出，h^*()表示电机的离散输出方程；表示当前周期的参数后验估计协方差矩阵；K_θ,k表示当前周期参数的卡尔曼增益，H_θ,k表示离散输出方程对电机参数θ的导数在当前周期的取值；M表示系统的测量噪声协方差矩阵。

5.如权利要求4所述的基于卡尔曼滤波的全参数观测器，其特征在于，所述状态后验估计模块进行信号处理的计算表达式为：

其中，表示当前周期的状态后验估计协方差矩阵，K_x,k表示当前周期状态的卡尔曼增益，H_x,k表示离散输出方程对电机状态X*的导数在当前周期的取值。