2020-12-13 分部积分的五大功能之抵消功能

本文深入探讨了分部积分在解决数学问题时的抵消功能,通过实例解析展示了如何利用这一功能简化复杂积分过程,提升解题效率。

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抵消功能

首先,我们得知道分部积分的公式及推导:
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function iq_ref = fcn(omega_ref, omega_actual,) % ------------ 电机核心参数(保持原参数) ------------ np = 4; % 极对数 psi_f = 0.13333; % 永磁磁链(Wb) J = 0.000245; % 转动惯量(kg·m²) B_w = 0.000304; % 粘滞摩擦系数(N·m·s) a=0,;b=0; % ------------ 预测控制参数(保持原参数) ------------ lambda = 0.1; % 控制量权重(权衡转速跟踪与电流平滑) horizon = 2; % 预测时域 eta = 0.05; % 伪导数学习率 % ------------ 超螺旋积分滑模观测器(STISMO)参数 ------------ T_sc = 0.0001; % 采样时间(需与系统采样周期一致) L_q = 0.0035; % q轴电感(标称值,STISMO可容忍其变化) R = 1.6; % 定子电阻(标称值) alpha = 1 / L_q; % 电压增益(STISMO参数) beta = -R / L_q; % 电流增益(STISMO参数) lambda_smo = 4000; % 滑模增益(影响收敛速度) w = 7000; % 扰动估计增益(影响扰动抑制能力) eta_smo = -beta; % 积分滑模面增益(加快收敛) epsilon = 1e-8; % 数值稳定性修正(避免开方为0) % ------------ 持久变量初始化(含STISMO状态) ------------ persistent omega_buffer iq_buffer phi_hat ... i_hat F s_e_int % STISMO状态变量:观测电流、扰动估计、积分项 if isempty(omega_buffer) % 速度环缓冲区初始化(原逻辑保留) omega_buffer = omega_actual * ones(horizon+1, 1); iq_buffer = iq_measured * ones(horizon, 1); phi_hat = 1.0; % 伪导数初始估计 % STISMO状态初始化 i_hat = a; % 初始观测电流(等于测量值) F = 0; % 初始扰动估计(假设无扰动) s_e_int = 0; % 滑模面积分项初始值 end % ------------ 步骤1:超螺旋积分滑模观测器(STISMO)计算 ------------ % 1.1 计算电流观测误差(测量电流 vs 观测电流) e = i_hat - a; % 观测误差 % 1.2 计算积分滑模面(含积分项,削弱抖振并加快收敛) s_e = e + eta_smo * s_e_int; % 积分滑模面:当前误差+积分误差 % 1.3 离散化STISMO状态更新(核心:观测电流与扰动估计) % 滑模非线性项(超螺旋结构:削弱抖振) sqrt_abs_s_e = sqrt(abs(s_e) + epsilon); nonlinear_term = sqrt_abs_s_e * sign(s_e) + s_e; % 高阶滑模项 % 更新扰动估计(F):跟踪参数失配/负载扰动 F = F - w * T_sc * (0.5 * sign(s_e) + 1.5 * sqrt_abs_s_e * sign(s_e) + s_e); % 更新观测电流(i_hat):修正测量噪声 i_hat = i_hat + T_sc * (alpha * u_q + beta * i_hat + F ... - lambda_smo * nonlinear_term); % 含滑模修正的观测更新 % 更新滑模面积分项(用于下一周期滑模面计算) s_e_int = s_e_int + T_sc * e; % 积分项累积(离散化积分) % ------------ 步骤2:缓冲区更新(用观测电流替代测量电流) ------------ % 用STISMO观测电流i_hat修正输入,降低测量噪声影响 omega_buffer = [omega_actual; omega_buffer(1:end-1)]; % 速度缓冲区更新 iq_buffer = [i_hat; iq_buffer(1:end-1)]; % 电流缓冲区:改用观测电流 % ------------ 步骤3:伪导数(phi_hat)自适应更新(含扰动补偿) ------------ if numel(iq_buffer) >= 2 && abs(iq_buffer(2) - iq_buffer(1)) > 1e-6 % 3.1 基础差分计算(原逻辑) delta_omega = omega_buffer(1) - omega_buffer(2); delta_iq = iq_buffer(1) - iq_buffer(2); new_phi_hat = delta_omega / delta_iq; % 3.2 用STISMO扰动估计修正伪导数(抗扰动增强) % 扰动越大(|F|越大),降低新估计的权重,避免伪导数波动 F_norm = abs(F); % 扰动归一化 trust_factor = 1 / (1 + F_norm); % 扰动越大,信任因子越小(0~1) phi_hat = (1 - eta * trust_factor) * phi_hat + eta * trust_factor * new_phi_hat; end % ------------ 步骤4:最优q轴电流参考计算(含扰动补偿) ------------ % 核心修正:引入扰动估计F补偿参数失配影响 % 原逻辑:iq_ref = iq_current + [φ*(ω_ref-ω_actual)] / (φ²+λ) % 修正后:加入扰动补偿项,抵消F对转速的影响 numerator = phi_hat * (omega_ref - omega_actual) - F; % 减去扰动影响 denominator = phi_hat^2 + lambda; if abs(denominator) > 1e-6 iq_ref = i_hat + numerator / denominator; % 用观测电流替代测量电流 else iq_ref = i_hat; % 避免除零(安全逻辑) end % ------------ 步骤5:电流限幅(原逻辑保留) ------------ iq_max = 10; iq_ref = min(max(iq_ref, -iq_max), iq_max); % ------------ 输出:最优q轴电流参考(用于电流环) ------------ end解释代码的原理
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07-25
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