مقارنة مرشحات UKF المتكيفة مع تغاير القياس لتقدير حالات المحرك المتزامن ذي المغناطيس الدائم دون مستشعرات

الملخص

تقارن هذه الدراسة بين ثلاثة مرشحات ‎UKF‎ تتكيف مع مصفوفة تغاير القياس ‎R‎ لتقدير حالات المحرك المتزامن ذي المغناطيس الدائم ‎(PMSM)‎ دون مستشعرات، وهي المرشح ذو الترجيح الأسي (‎UKF-QR)‎، ومرشح السيد والتابع (UKF-MSQ)‎، ومرشح ‎Sage–Husa‎ المقيد (‎UKF-SH) ‎. تتمثل المساهمة الرئيسة في إجراء مقارنة تستخدم الظروف الابتدائية نفسها، ومدخلات الجهد نفسها، وقياسات التيار المشوشة نفسها، على مسار تشغيل مشترك يولده متحكم خطي تربيعي تكاملي (‎LQI)‎ للسرعة. ويُختار معامل التكيف لكل مرشح بصورة مستقلة باستخدام خوارزمية تحسين بايزية واختبارات تطويرية، ثم يُثبت قبل التقييم. أُجري اختباران بطريقة مونت كارلو، يتكون كل منهما من ‎50‎ تجربة؛ يتناول الأول تغير ضوضاء القياس فقط، بينما يجمع الثاني بين تغير الضوضاء وعدم تطابق معاملات المحرك وتغيرات السرعة واضطرابات الحمل. واستُخدم مرشح ثابت التغاير وآخر يعتمد التغاير الحقيقي للقياس (‎oracle-R)‎ مرجعين للمقارنة. في اختبار الضوضاء فقط، خفضت المرشحات المتكيفة متوسط مربع الخطأ (‎MSE)‎ في فترات الاستقرار بنحو ‎80%‎ لتيار المحور ‎d‎، و‎86%‎ لتيار المحور ‎q‎، و‎70-71%‎ للسرعة مقارنة بالمرشح الثابت، وسجل ‎UKF-QR‎ أدنى القيم بين المرشحات المتكيفة. وفي الاختبار المركب، حقق ‎UKF-MSQ‎ أدنى متوسط لمربع الخطأ بين المرشحات المتكيفة لتيار المحور ‎d‎ والسرعة، بقيمتي ‎2.809 × 10⁻³ A²‎ و‎7.265 × 10⁻³ (rad/s)²‎، وأفضل متوسط لدقة تتبع التغاير. وحقق ‎UKF-QR‎ أدنى متوسط لمربع خطأ تيار المحور ‎q‎ بين المرشحات المتكيفة. كما سجل ‎UKF-MSQ‎ أدنى مئين خامس وتسعين لمتوسط مربع خطأ السرعة بين هذه المرشحات، مع بقاء قيمتي المرشحين الثابت والمرجعي ‎oracle-R‎ أقل منه. وتدعم النتائج اختيار ‎UKF-MSQ‎ عندما تكون الأولوية لمتوسط دقة تقدير السرعة وتتبع التغاير تحت الاضطرابات المختبرة.