永磁同步电机多步预测控制方法研究

High precision control method plays an important role in improving the overall control performance of motor system. As a kind of high performance control strategy, multistep predictive control method has become a popular research topic in recent years, but there are still many unsolved problems. This project conducts the research about key issues of multistep predictive control method for permanent magnet synchronous motor. Firstly, the novel algorithm architecture of multistep predictive control method is researched. The mathematical model of control algorithm under multi time scale is established, and the high efficient multistep predictive control method is realized. Secondly, the model parameter correction theory based on prediction error feedback is studied. The complex nonlinear relationship between parameter error and prediction error is revealed, and the online correction mechanism of model parameter is proposed to effectively eliminate the model parameter error. Finally, the stability and robustness of motor system using multistep predictive control method is researched. The influence of parameter correction on system stability is clarified, and the measures to improve the system stability and robustness are carried out to achieve stable operation of motor under various operating conditions. The multistep predictive control method is verified and perfected through simulation analysis and experimental tests. Efficient and stable multistep predictive control method will be realized to improve the overall performance and reliability of motor system, and the development and application of model predictive control theory in the field of motor control will be promoted, which has important theoretical significance and application value.

高精度控制方法对提升电机系统整体运行性能发挥着关键作用。电机多步预测控制方法作为一种高性能控制策略，成为近年来国内外研究热点，但是仍然存在许多问题尚未解决。本项目对永磁同步电机多步预测控制方法关键问题进行研究，首先研究新颖的多步预测控制算法架构，建立多时间尺度下的算法数学模型，实现高效的多步预测控制算法；然后研究基于预测误差反馈的模型参数修正理论，揭示参数误差与预测误差之间的复杂非线性映射关系，提出模型参数在线修正机制，有效消除模型参数误差；最后研究采用多步预测控制方法的电机系统稳定性和鲁棒性，阐明参数在线修正环节对系统稳定性的作用机理，提高系统稳定裕量，实现全运行工况下电机的稳定运行。通过仿真分析和试验测试对多步预测控制方法进行验证和完善，最终实现高效、稳定的多步预测控制方法，提高电机系统整体性能和可靠性，推动模型预测控制理论在电机控制领域的发展和应用，具有重要的理论意义和应用价值。

高精度控制方法对提升电机系统整体运行性能发挥着关键作用，电机模型预测控制方法作为一种高性能控制方法，成为近年来国内外研究热点，但是仍然存在一些问题尚未解决。.本项目对永磁同步电机系统模型预测控制方法的关键问题进行了研究，具体内容包括：.（1）时间尺度自整定的模型预测电流控制算法。模型预测控制算法可分为信号采样、变量预测、控制输出和参数修正四个执行环节，传统算法中四个环节采用相同的执行周期，导致各个环节之间的执行匹配效率较低。尤其是在电机运行工况复杂多变的情况下，各个环节采用相同执行周期难以在不同运行工况下实现最优控制。针对这一问题，本项目探明了电机运行工况、执行周期匹配模式、算法复杂度和控制性能等因素之间的耦合关系，提出了电机变转速、变负载等不同运行工况的判别方法，并针对典型运行工况设计了各个环节执行周期的自整定方法与最优匹配模式，实现了电机全工况下的最优化预测控制。.（2）基于比例调节器的预测模型参数鲁棒修正方法。电机预测模型包含电阻、电感和磁链等电机参数，这些电机参数的实际值会随着运行工况的改变而变化，导致预测模型中电机参数的数值与实际值之间存在误差。传统的参数修正方法大多基于各种数学计算模型，这些数学计算模型本身也可能存在参数误差和计算误差等问题，并且运算量较大。针对这一问题，本项目阐明了模型预测控制方法的预测误差产生机理与影响因素，揭示了电机预测模型参数误差与预测误差之间的复杂非线性映射关系，提出了基于比例调节器的预测模型参数的鲁棒修正方法，该方法理论上适用于不同电机的全运行工况，同时具有修正精度高、运算量低等明显优势。.对理论研究内容进行了仿真和试验验证。最终实现了高效、稳定的模型预测控制方法，提高了电机系统的整体性能和可靠性，推动了模型预测控制理论在电机控制领域的发展和应用。相关研究成果可以拓展应用到新能源发电和高压直流输电等领域，具有一定的理论意义和应用前景。