面向无线直流电机速度调节的弹性遥测架构与鲁棒控制方法

《Eng》：Real-Time Integrated Speed Control of a DC Motor with Latency and Packet-Loss Resilient Telemetry

　　

摘要

无线控制系统常因传感器噪声、传输延迟以及Wi-Fi链路中的数据包丢失而导致性能下降。本文提出了一种用于实时直流电机速度调节的具有弹性控制功能的遥测架构。所提出的架构在本地ESP32-S3微控制器与远程计算机之间实现了任务的功能性划分。ESP32-S3微控制器通过Wi-Fi接收参考速度设定点，并应用贝塞尔曲线轮廓器平滑速度过渡，以防止瞬态电压和电流激增。为避免需要额外的物理传感器，采用欧拉离散化的滑模观测器（SMO）从基于编码器的速度测量值中估计电机未测量的电枢电流和动态负载转矩。这些状态变量被输入至离散线性二次调节器（LQR），用于计算在可变负载扰动条件下驱动电机的Buck/Boost功率变换器的控制动作。与此同时，ESP32-S3通过Wi-Fi向远程计算机流式传输包含 、、 和 的遥测向量。远程计算机执行扩展卡尔曼滤波器（EKF），以衰减通信噪声并在数据包丢失事件期间重建缺失的遥测数据，从而实现不间断的实时可视化与持久化数据记录。