Hybrid adaptive observer for controlling
Authors
Niemczyk, Piotr ; Porchez, Thomas
Term
10. term
Publication year
2007
Abstract
Dette projekt udvikler og afprøver hybride adaptive observatører til styring af børsteløse DC-motorer (BLDCM). En observatør er en algoritme, der estimerer interne motorstørrelser, som rotorvinkel og hastighed, ud fra målte strømme. De hybride, adaptive observatører kombinerer diskrete tilstandsskift (hybridautomat) med kontinuerlige ligninger og justerer deres parametre undervejs. En tidligere observatør blev forbedret ved at ændre strukturen og reducere de beregningsmæssige krav. Der blev undersøgt forskellige optimeringsteknikker til at finde observatørparametre, og egnede metoder blev valgt. Derudover blev der designet en observatør, der kun bruger én strømsensor til at estimere rotorens vinkel og hastighed, og til denne blev der udledt en ny hybridautomat og tilhørende kontinuerte ligninger. Begge observatører viste gode resultater ved open-loop estimering (uden at påvirke styringen). Simuleringer blev gennemført for at vurdere, om motoren kan styres ud fra observatørernes estimater, og derefter blev observatørerne testet på en rigtig BLDCM. Resultaterne viser, at observatøren med to strømsensorer kan levere tilstrækkelig information til styring i en reduceret driftsregion. Estimaterne fra enkeltsensor-observatøren var ikke stabile, så det konkluderes, at den anden sensor ikke kan fjernes i den nuværende opsætning.
This project develops and tests hybrid adaptive observers for controlling brushless DC motors (BLDCM). An observer is an algorithm that estimates internal motor states, such as rotor angle and speed, from current measurements. The hybrid adaptive observers combine discrete mode switching (a hybrid automaton) with continuous equations and adjust their parameters during operation. A previously designed observer was improved by restructuring it and lowering its computational load. Various optimization techniques for tuning the observers’ parameters were examined, and suitable methods were selected. In addition, an observer that uses only one current sensor to estimate rotor angle and speed was designed, and a new hybrid automaton with its continuous equations was derived for it. Both observers produced good results in open-loop estimation. Simulations were run to assess whether the motor could be controlled using the observers’ estimates, followed by tests on a real BLDCM. The results show that the two-current-sensor observer provides sufficient information for control within a reduced operating region. The single-sensor observer’s estimates were not stable, so the second sensor cannot be removed in the current setup.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords