075_滑模观测器抖振与滤波延迟的权衡

075、滑模观测器抖振与滤波延迟的权衡一个让我半夜爬起来改参数的现场几年前做一款中压变频器的无速度传感器矢量控制。实验室里电机空载跑得挺好，转速估算误差在千分之五以内。到了现场，带上一台重载风机，问题来了。现象是这样的：低速段，大概额定转速的百分之三到百分之五之间，电机电流出现明显的高频毛刺，示波器上看电流波形像长了一层刺。听声音，电机发出一种尖锐的“吱吱”声，频率很高，跟PWM载波频率不重合。更麻烦的是，转速估算值开始周期性波动，波动频率大概几十赫兹，幅值能到额定转速的百分之二。速度环输出跟着抖，整个系统在低速区几乎没法用。当时第一反应是电流环带宽不够，调了调PI参数，没用。又怀疑是死区补偿的问题，改了补偿策略，毛刺小了一点，但“吱吱”声还在。折腾到半夜，才把怀疑对象转到滑模观测器上。把观测器里的低通滤波器截止频率往下调，毛刺和噪声立刻好转，但转速估算的相位滞后明显增大，动态响应变慢，突加负载时转速估算值要过好几十毫秒才能跟上。截止频率往上调，动态快了，抖振又回来了。这就是滑模观测器最核心的矛盾：抖振和滤波延迟，一个往左，一个往右，中间那个平衡点，书本上不会告诉你具体怎么找。抖振到底从哪里来滑模观测器的基本思路，是用一个符号函数或者饱和函数，强制估算电流跟踪实际电流。跟踪误差进入滑模面之后，理论上误差为零，反电动势可以从等效控制量里提取出来。但实际数字实现里，符号函数是离散的。每个控制周期，观测器都在做一件事：判断估算电流和实际电流的误差符号，然后输出一个固定幅值的修正量。这个修正量要么正，要么负，