21、基于锁相环与加权平均投票算法的系统优化方案

基于锁相环与加权平均投票算法的系统优化方案

在工业控制和信号处理领域，准确的角度和位置估计以及系统的稳定跟踪至关重要。然而，实际系统中存在的各种干扰和不确定性，如谐波干扰、传感器故障等，给这些目标的实现带来了挑战。本文将介绍两种有效的解决方案：二次谐波补偿锁相环（PLL）和基于加权平均投票算法的自适应跟踪控制。

二次谐波补偿锁相环（PLL）

在角度和位置估计中，PLL 是一种常用的方法。传统的 PLL 存在一些问题，尤其是当包络信号中存在二次谐波时，会严重影响估计的准确性。

• 现有方法的局限性 ：目前存在多种角度估计方法，如差分运算方法、伪线性方法和 PLL 方法。差分运算方法简单但会放大噪声；伪线性方法将包络转换为角位置的线性函数，但需要大量逻辑模块；PLL 方法通过闭环连续校正误差和跟踪位置，具有较强的鲁棒性和较高的估计精度。然而，传统的 PLL 是一种二阶跟踪环，由鉴相器（PD）、环路滤波器和压控振荡器（VCO）组成。现有的改进方法主要集中在环路滤波器上，但都忽略了包络中的谐波成分，限制了精度的进一步提高。
• 二次谐波的影响 ：理想情况下，PD 的输出可以近似表示角位置误差。但实际中，由于激励信号失真和非线性绕组分布，包络信号中存在谐波成分，尤其是二次谐波的比例较高，对 PD 输出影响较大。当包络中存在二次谐波时，PD 的输出不再能准确表示估计误差，导致角位置和速度估计出现正弦波动。
• 二次谐波补偿 PLL 的设计 ：为了解决上述问题，设计了一种二次谐波补偿 PLL。其 PD 结构在反馈通道进行了改进，可以