Simulink 自动代码生成电机控制：低阶滑模观测器仿真实现及生成代码在开发板上运行

目录

理论参考

仿真实现

运行演示

总结

前段实时搭过高阶的滑模观测器，相比于高阶的，普通的滑模观测器计算量小更适合计算能力低的MCU，这里参考Microchip的16位MCU所使用的观测器，通过Simulink建模仿真实现系统控制，再通过自动代码生成集成到STM32单片机，实现滑模无感控制。以下为开发过程的总结：

理论参考

这里参考的是Microchip 开放的文档AN1078 ，框图如下：

模型的搭建参照下图

 滑模观测器需要调整的参数有Kslide和MaxSMCError，按照上面框图搭好模型后对Z进行低通滤波就得到了估算的反电动势e*。如下图，得到估算的e*又对其进行了低通滤波，再做反正切得到了角度。

由于引入了LPF，导致了观测到的反电动势滞后，观测出来的角度会有误差，需要加上角度补偿。

如果固定一个滤波器的截止频率，当转速发生变化时，误差角也会相应的发生变化。解决方法是自动调整滤波器的截止频率。达到自适应的LPF，这样输出的误差角就是一个固定值，只需要补偿一个固定的角度误差即可。

仿真实现

搭建模型如下，和Microchip有些不同的地方，这里计算角度前没有对e*进行LPF滤波，但是对Z进行了滤波，因此角度滞后的现像还是在的。

 如下，实际的反电动势相位和滑模估算出来的反电动势相位，Ealpha为例：

 计算出来的角度就会存在一个固定的角度差，如下对其进行补偿：

补偿后各个速度段的角度和实际角度基本一致：

 启动仿真运行演示：

启动添加了IF开环，2s后进入闭环，仿真没有问题。

 生成代码并集成：

需要调整的参数如下，这里可以用反正切，也可以用锁相环来计算角度，不管用哪一种，都需要一个补偿角。

运行演示

编译下载到开发板后，运行效果如下：

带载启动波形：

 运行视频

普通滑模演示

总结

通过实验验证这种简单的滑模估算方法可行，效果也可以，速度变化也能正常使用，这里通过锁相环替换了参考文献的反正切也能正常工作。另外构建了另一个滑模观测器，这个观测器输出的反电动势相位没有发生滞后，开发板运行效果和本文所说的效果基本一致。