Designs and real-time applications of extended and unscented kalman filter based observers for induction motor drives

Bu tezde, asenkron motorların (ASM'lerin) hız-algılayıcısız/algılayıcılı yüksek başarımlı kontrolü için gerekli durumlar ve parametreleri kestirmek üzere iki adet genişletilmiş ve üç adet dağılımlı Kalman filtresi (GKF ve DKF) temelli gözlemleyiciler tasarlanarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca altıncı dereceden ASM modelinin kullanıldığı GKF ve DKF algoritmaları, gerçek-zamanlı deneylerle kapsamlı bir şekilde karşılaştırılmışlardır. Hız-algılayıcısız kontrol için, gerekli durumlara ilave olarak stator direnci, stator direnci+yük momenti ve yük momenti+rotor direnci'nin kestirildiği sırasıyla altıncı, yedinci ve indirgenmiş dereceli DKF tabanlı ASM sürücüleri benzetim ortamında test edilmiştir. Burada altıncı ve yedinci dereceden DKF'ler gerçek-zamanlı deneylerle de doğrulanmıştır. Hız-algılayıcılı kontrol için, gerekli durumlar ile birlikte yük momenti+rotor direnci+mıknatıslanma endüktansı ve yük momenti+rotor direnci+stator direnci+toplam eylemsizliğin tersi'nin kestirildiği sırasıyla sekizinci ve dokuzuncu dereceden GKF tabanlı ASM sürücüleri benzetim ortamında test edilmiştir. Ayrıca önerilen sekizinci dereceden GKF gerçek-zamanlı deneylerle de doğrulanmıştır.In this thesis, in order to estimate states and parameters required for speed-sensored/sensorless high performance control of induction motors (IMs), two extended and three unscented Kalman filter (EKF and UKF) based observers are designed and implemented. Moreover, EKF and UKF algorithms using the 6th order IM model are comprehensively compared in real-time experiments. For speed-sensorless control, IM drives based on 6th, 7th, and reduced order UKFs respectively estimating stator resistance, stator resistance+load torque, and load torque+rotor resistance in addition to the required states are tested in simulations. Here, 6th and 7th order UKFs are verified in real-time experiments as well. For speed-sensored control, IM drives utilizing 8th and 9th order EKFs respectively estimating load torque+rotor resistance+magnetizing inductance and load torque+rotor resistance+stator resistance+the reciprocal of total inertia together with the required states are tested in simulations. The 8th order EKF is also verified in real-time experiments