附完整代码的下载链接
文章目录
总体介绍
本程序基于永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）数学模型，采用增广扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）实现机械转速、转子电角度及未知负载转矩的联合估计。程序通过磁场定向控制（FOC）模拟电机运行过程，设置不同负载阶跃工况，利用电压和电流信息完成状态预测与量测更新，并绘制转速、角度、负载转矩及估计误差曲线。同时输出均方根误差（RMSE）等性能指标。电机参数、负载变化、控制器参数及量测噪声均可自行调整，便于开展不同工况下的状态观测与算法性能分析。
运行结果
状态估计误差
电压与新息诊断
电流观测与估计
负载转矩观测
转速与角度观测
命令行输出
MATLAB源代码
部分代码展示：
matlab
% 2026-10-09/Ver1，作者：matlabfilter，V同号，可获取代码定制、讲解等
clear; clc; close all;
% 固定伪随机数种子，使带噪电流测量在重复运行时可复现。
rng(0);
%% 共用教学参数与单位：不将本例解释为Word中15 kW电机的实机验证
% 下列参数均采用国际单位制(SI)；如调整电机或工况，应成组检查
% 电阻、电感、磁链、极对数、转动惯量、阻尼及控制器增益。
% Rs：定子相电阻(Ω)；Ld/Lq：d/q轴电感(H)；psi_f：永磁体磁链(Wb)。
% Ld与Lq不相等，模型保留由凸极效应产生的电磁转矩项。
Rs=0.45; Ld=3e-3; Lq=3.6e-3; psi_f=0.075;
% pole_pairs：电机极对数；J：转动惯量(kg·m^2)；
% B：粘性摩擦系数(N·m·s/rad)。注意极对数不是极数。
pole_pairs=4; J=2e-3; B=5e-4;
% Ts：积分和滤波离散步长(s)；simulation_time：总仿真时间(s)。
% 当前步长为0.1 ms、总时长1.2 s。
Ts=1e-4; simulation_time=1.2;
% dc_voltage：直流母线电压(V)；voltage_limit：dq电压矢量幅值限制；
% current_limit：q轴电流指令的绝对值限制(A)。
dc_voltage=120; voltage_limit=dc_voltage/sqrt(3); current_limit=10;
% 外部速度PI控制器的比例、积分增益：由速度误差生成q轴电流指令。
Kp_speed=0.25; Ki_speed=4.0;
% 电流控制目标带宽(rad/s)，后续用电机电感与电阻确定电流PI增益。
current_bandwidth=1200;
% d轴/q轴电流比例增益；其数值依据各轴电感和目标带宽计算。
Kp_d=Ld*current_bandwidth; Kp_q=Lq*current_bandwidth;
% d轴/q轴电流积分增益；与比例增益共同决定电流闭环响应。
Ki_d=Rs*current_bandwidth; Ki_q=Rs*current_bandwidth;
% time：包含首末时刻的离散时间轴；sample_count：仿真样本总数。
time=0:Ts:simulation_time; sample_count=numel(time);
% Kt：由永磁磁链产生的电磁转矩系数；
% Kr：磁阻转矩系数，转矩模型为 Kt*iq + Kr*id*iq。
Kt=1.5*pole_pairs*psi_f; Kr=1.5*pole_pairs*(Ld-Lq);
% 维护用汇总也是数值向量；各指标仍以独立、有意义的变量保留。
% 指标变量先用NaN占位：本例没有计算的指标保持NaN，输出时跳过。
% NaN不应理解为算法失败，也不应将这些占位指标视为实际实验结果。
speed_rmse=NaN; angle_rmse_deg=NaN; load_rmse=NaN;
parameter_relative_rmse_pct=NaN; secondary_parameter_rmse_pct=NaN;
improvement_pct=NaN; current_rmse=NaN; peak_speed_error=NaN;
gap_speed_rmse=NaN; recovery_speed_rmse=NaN;
final_parameter=NaN; final_secondary_parameter=NaN;
disturbance_speed_peak=NaN; control_current_peak=NaN; takeover_speed_peak=NaN;
% covariance_min：历次后验协方差最小特征值中的最小值；
% covariance_chol_failures：Cholesky分解失败累计次数，用于正定性检查。
recovery_time=NaN; covariance_min=Inf; covariance_chol_failures=0;
% jacobian_error：解析雅可比与数值差分雅可比的相对差异；
% state_is_finite：原程序预设的汇总标记，另有assert逐次检查状态数值。
jacobian_error=0; state_is_finite=1;
%% 编码器FOC台架：仅负责生成实际电压、电流和物理一致的真值
% FOC = Field-Oriented Control（磁场定向控制）。
% 这一部分提供独立仿真"台架"：控制器使用真值转速/角度反馈，
% 通过电机动力学模型生成电压、电流和负载阶跃下的状态真值。
% EKF只使用台架产生的电压及带噪电流，不会直接使用这些真值状态。完整代码：
https://download.csdn.net/download/callmeup/93681198
如需帮助，或有滤波相关的MATLAB代码定制需求，可从个人主页左侧联系我