基本原理

擾動估測器的核心思想是通過向電機系統施加特定的擾動信號，觀察系統響應的變化，然后利用系統的動態模型和控制理論來估計未知參數，如慣量和摩擦系數 。一般基于電機的運動方程建立數學模型，結合觀測到的電機實際運行數據（如轉速、轉矩等），通過一定的算法來計算未知參數。

具體方法

基于自適應控制的方法

• 模型參考自適應控制（MRAC）

  • 原理：設計一個參考模型，該模型具有已知的理想動態特性（包含假設的慣量和摩擦系數等參數）。將電機實際系統的輸出與參考模型的輸出進行比較，得到誤差信號。然后設計自適應律，根據誤差信號實時調整電機控制系統中的參數估計值，使得實際系統輸出逐漸逼近參考模型輸出。
  • 步驟：
    1. 建立電機的動力學模型，例如對于永磁同步電機，其數學模型包含電磁轉矩方程、機械運動方程等，其中慣量和摩擦系數是待估參數。
    2. 設計參考模型，通常是一個具有期望性能指標（如期望的轉速響應曲線）的系統模型。
    3. 構建自適應律，常見的有基于梯度下降法或最小均方誤差（LMS）算法的自適應律。例如，對于參數估計值 $\hat{\theta }$（包含慣量和摩擦系數），自適應律可以表示為 $\dot{\hat{\theta }}=?\gamma e?$，其中 $\gamma$ 是自適應增益，$e$ 是跟蹤誤差（參考模型輸出與實際系統輸出的差值），$?$ 是與系統狀態相關的回歸向量。
    4. 在實際系統中實時運行自適應算法，不斷更新參數估計值，直到收斂到穩定狀態，此時的估計值即為電機慣量和摩擦系數的估計結果。

• 模型無關自適應控制（MIAC）

  • 原理：不依賴于精確的電機數學模型結構，直接從輸入輸出數據中提取系統的動態特性信息來估計參數。通過設計特殊的輸入信號（如偽隨機二進制序列 PRBS 等），使系統產生豐富的動態響應，然后利用在線辨識算法對輸入輸出數據進行處理，從而估計出慣量和摩擦系數。
  • 步驟：
    1. 向電機施加特定的擾動輸入信號，采集電機的轉速、轉矩等輸出數據。
    2. 利用遞推最小二乘法（RLS）、卡爾曼濾波等算法對采集的數據進行處理和分析。以 RLS 算法為例，它通過不斷更新參數估計值，使得估計模型輸出的預測誤差平方和最小。具體迭代公式為 $\hat{\theta }(k)=\hat{\theta }(k?1)+K(k)[y(k)?{?}^T(k)\hat{\theta }(k?1)]$，其中 $y(k)$ 是第 $k$ 時刻的輸出測量值，$?(k)$ 是第 $k$ 時刻的回歸向量，$K(k)$ 是增益矩陣。
    3. 經過足夠長時間的在線辨識后，得到電機慣量和摩擦系數的估計值。

基于滑模觀測器的方法

• 原理：滑模觀測器是一種非線性觀測器，通過設計合適的滑模面和控制律，使觀測誤差在滑模面上滑動，從而實現對系統狀態的準確估計。對于電機系統，可以將慣量和摩擦系數相關的參數融入到狀態變量中，然后利用滑模觀測器對這些參數進行估計。
• 步驟：
  1. 建立電機的滑模觀測器模型，通常包括對電機狀態的預測方程和滑模面設計。例如，對于電機的轉速和位置狀態，設計滑模面函數 $s=\dot{x}?\hat{x}$，其中 $x$ 是實際狀態，$\hat{x}$ 是觀測器估計的狀態。
  2. 設計滑模控制律，使得觀測誤差 $s$ 趨近于零。常見的滑模控制律包含符號函數項，以保證系統能夠快速到達滑模面并在滑模面上保持滑動。
  3. 在實際運行中，通過觀測電機的輸入輸出信號（如電壓、電流、轉速等），利用滑模觀測器進行實時計算，最終得到電機慣量和摩擦系數的估計值。由于滑模觀測器存在抖振現象（由于符號函數的使用），通常需要采用邊界層法等方法對其進行改進，以提高估計的精度和穩定性 。

注意事項

• 擾動信號的設計：擾動信號的類型、幅值和頻率等參數對估測結果有重要影響。合適的擾動信號應能使系統產生明顯且易于分析的響應變化，同時避免對電機正常運行造成過大干擾。
• 噪聲和干擾處理：實際系統中存在各種噪聲和干擾，如測量噪聲、電磁干擾等，這些會影響估測的準確性。可以采用濾波技術（如低通濾波器、卡爾曼濾波等）對采集的數據進行預處理，以提高數據質量。
• 系統建模誤差：電機的實際模型往往較為復雜，在建立數學模型時會存在一定的簡化，導致建模誤差。需要對模型的準確性進行評估，并在估測算法中考慮如何減小建模誤差的影響 。

正文

大體思路
dob本質就是基于電機機械模型進行估測TL，類似隆博戈二階觀測器
DOB擾動估測器
z54在線慣量觀測：
二階隆博戈觀測器，觀測負載轉矩TL，然后利用TL去修正B的值，然后再修正J的值

在線觀測器設計

iq 和 iL 可以比作Tq和TL ，本文的Kt融入了pi控制器中

二階巴特沃斯設計極點帶寬

定轉速且無載，TL = 0，第6式 可以轉化為 第9式


先估測B再估測J

實驗：

抑制粘滯摩擦
靜摩擦 動摩擦 庫倫摩擦