电机系统模型预测控制研究综述
永磁同步电机的模型预测控制研究
永磁同步电机的模型预测控制研究一、本文概述随着能源危机和环境污染问题的日益严重，节能和环保已成为当今工业界和学术界的研究热点。
永磁同步电机（PMSM）作为一种高效、节能的电机类型，在电动汽车、风力发电、工业自动化等领域得到了广泛应用。
然而，永磁同步电机的控制问题一直是其应用的难点和关键。
因此，研究永磁同步电机的模型预测控制具有重要的理论价值和实际应用意义。
本文旨在研究永磁同步电机的模型预测控制方法。
本文将对永磁同步电机的数学模型进行深入分析，建立其精确的数学模型。
在此基础上，研究模型预测控制的基本原理和算法流程，并针对永磁同步电机的特点，设计适合其控制的模型预测控制器。
接着，通过仿真和实验验证所设计的模型预测控制器的有效性和优越性。
对永磁同步电机的模型预测控制方法的应用前景进行总结和展望。
本文的研究内容不仅对永磁同步电机的控制理论有重要贡献，同时也为永磁同步电机的实际应用提供了有力支持。
通过本文的研究，期望能够为永磁同步电机的模型预测控制提供新的思路和方法，推动其在更多领域的应用和发展。
二、永磁同步电机的基本理论永磁同步电机（PMSM）是一种利用永磁体产生磁场，通过电磁相互作用实现电能与机械能转换的装置。
其基本理论主要涵盖电机的工作原理、数学模型以及控制策略等方面。
从工作原理来看，PMSM的运行依赖于定子绕组通电产生的电磁场与永磁体产生的磁场之间的相互作用。
当定子绕组通电后，形成旋转磁场，该磁场与转子上的永磁体磁场相互作用，产生转矩，从而驱动电机旋转。
在数学模型方面，PMSM通常采用dq轴模型进行分析。
dq轴模型将电机的三相坐标系转换为两相旋转坐标系，其中d轴与永磁体磁场方向一致，q轴与d轴垂直。
在此模型下，电机的电磁关系、动态性能等可以通过数学方程进行描述，为后续的控制器设计提供了理论基础。
控制策略方面，PMSM的控制目标主要是实现电机的高效、稳定运行以及精确的速度和位置控制。
常见的控制策略包括矢量控制、直接转矩控制以及模型预测控制等。
电机的模型预测控制技术研究
电机的模型预测控制技术研究1. 引言电机在现代工业中具有广泛的应用。
为了提高电机的控制精度和性能，模型预测控制技术应运而生。
本文主要研究基于电机模型预测控制技术的原理、方法和应用。
2. 模型预测控制理论概述2.1 模型预测控制概念模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）是一种基于系统模型进行预测和优化的控制方法。
它通过对未来系统行为进行预测，并根据优化目标对当前时刻的控制信号进行调整，以实现对系统的控制。
2.2 模型预测控制过程模型预测控制主要包括以下几个步骤： - 系统建模：根据系统的动力学模型，建立系统的状态空间方程。
- 状态预测：利用系统的状态空间方程预测未来一段时间内的状态演变。
- 优化目标：根据系统的性能要求和控制目标，构建优化目标函数。
- 控制信号生成：通过求解优化问题，得到当前时刻的最优控制信号。
- 控制更新：根据当前时刻的控制信号，更新系统状态，并进行下一时刻的预测和优化。
- 控制输出：将最优控制信号应用于实际的系统中，实现对系统的控制。
2.3 模型预测控制的特点模型预测控制具有以下几个特点： - 预测优化：通过对未来状态的预测进行优化，实现对系统的优化控制。
- 多变量控制：可以同时对多个控制变量进行优化调节。
- 约束控制：可以考虑系统约束条件，保证控制信号在一定范围内。
- 鲁棒性：对参数变化和扰动有较好的鲁棒性。
- 易实现：在计算机上实现模型预测控制比较容易。
3. 电机的模型预测控制技术3.1 电机模型建立在进行模型预测控制之前，首先需要建立电机的数学模型。
根据电机的物理特性和系统动力学方程，可以建立电机的状态空间方程。
3.2 状态预测根据电机的状态空间方程和当前的状态，可以预测未来一段时间内电机的状态演变。
根据预测结果，可以确定未来时刻的最优控制信号。
3.3 优化目标构建根据电机的性能要求和控制目标，构建优化目标函数。
常见的优化目标包括最小化误差、最大化系统性能等。
永磁同步电机系统模型预测控制
01 引言
03 研究方法
目录
02 文献综述 04 参考内容
引言
随着电力电子技术、微处理器和传感器技术的快速发展，永磁同步电机 （PMSM）系统在许多领域得到了广泛应用。作为一种典型的交流调速系统，永磁 同步电机具有高效率、高精度和快速响应等优点。然而，要充分发挥这些优点， 需要依赖于精确的控制方法。模型预测控制（MPC）是一种先进的控制策略，可 以适用于具有非线性、耦合和时变特性的复杂系统。
3、最大转矩控制
最大转矩控制是一种以最大转矩为目标函数的弱磁控制策略。通过优化控制 器参数，使电机在高速或大负载下运行时具有最大转矩，从而避免磁饱和和提高 系统性能。该方法需要建立准确的电机模型和优化算法，实现起来较为复杂。
四、应用例
在实际应用中，某型轨道车辆采用了基于最大效率控制的弱磁控制策略。通 过实时监测定子电压和电流，根据电机运行状态调整控制器参数，实现了对电机 的弱磁控制。实验结果表明，采用该控制策略的PMSM系统在高速和大负载下运行 稳定、效率高、转矩波动小，显著提高了轨道车辆的运行性能和稳定性。
在永磁同步电机控制中，模型预测控制可以实现对电机的快速、精确和稳定 控制。本次演示将介绍一种永磁同步电机系统模型预测控制的方法。
文献综述
永磁同步电机系统模型预测控制的研究已经取得了丰富的成果。研究者们针 对不同的控制目标和要求，提出了多种模型预测控制策略。例如，基于矢量控制 的模型预测控制策略可以有效地提高电机转矩的动态响应和鲁棒性；采用优化算 法的模型预测控制策略可以在保证系统性能的同时，降低控制算法的计算复杂度；
五、结论
轨道车辆用永磁同步电机系统弱磁控制策略是提高其性能的关键技术之一。 本次演示介绍了PMSM的工作原理和弱磁控制的必要性，并详细阐述了电压反馈控 制、最大效率控制和最大转矩控制等弱磁控制策略的实现方法。通过应用案例的 介绍，证明了采用最大效率控制的弱磁控制策略可以显著提高PMSM系统的性能和 稳定性。
永磁同步电机模型预测控制技术研究
摘要本文以表贴式三相永磁同步电机(PMSM)控制系统为研究对象，对PMSM 预测模型的建立方法、级联型PMSM模型预测控制(Model predictive control, MPC)、显式模型预测控制、非级联型多输入多输出模型预测控制和模型预测弱磁控制等策略进行了深入研究。
首先，建立三相PMSM数学模型，分析其矢量控制策略，给出模型预测控制原理及模型建立方法。
以PMSM在静止及旋转坐标系下的数学模型为基础，分析矢量控制方案、电压空间矢量脉宽调制原理，对模型预测控制原理进行理论推导，给出MPC模型建立方法与离散化方法，为后文研究PMSM模型预测控制技术奠定理论基础。
其次，研究PMSM级联型模型预测控制策略。
基于PMSM经典级联型电流和转速双闭环控制结构，建立PMSM模型预测速度控制器与电流控制器预测模型，并给出MPC控制器的设计方法。
针对MPC在线计算量大、计算周期长的问题，对显式模型预测控制进行研究，给出显式模型预测速度控制器设计方法。
在上文理论基础上搭建仿真模型，与传统级联型PI调节器进行对比，分析级联型MPC在动态响应及抗负载扰动方面的优势。
然后，进一步研究非级联型多输入多输出模型预测控制策略。
针对级联型系统结构复杂、动态响应受限的问题，对非级联结构模型预测控制系统设计方法进行研究，在一个计算周期内同时实现电流、转速控制。
基于多输入多输出模型预测控制的多维控制优化能力，为了拓宽永磁同步电机的调速范围，将模型预测与弱磁控制相结合，提出一种具有弱磁功能的非级联型MPC控制器设计方法。
基于上述理论搭建仿真模型通过与传统控制方案进行对比验证非级联型模型预测控制策略的正确性与可行性。
最后，搭建以英飞凌32位微处理器XMC4500为核心的永磁同步电机驱动控制实验平台，并且设计软件控制流程，通过实验对本文研究内容的有效性和正确性进行验证，实验表明PMSM模型预测控制具有更好的动态性能与抗负载扰动能力。
关键词：三相PMSM；模型预测；弱磁调速；非级联结构；显式模型预测-I -AbstractThis paper takes the three-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) model predictive control (MPC) as the research object and has a deeply analysis about the establishment of the PMSM predicting model, the designing method of the cascade PMSM model predictive controller, the speed loop explicit model predictive control, non-cascade Multi-input multi-output MPC controller, model predictive field weakening control.Firstly, the paper established three-phase PMSM mathematical model and analyzes the principle of vector control. Then paper described the basic principle of model predictive control. Based on the mathematical model of PMSM in stationary and rotating coordinate system, paper discusses the principle and realization of vector control scheme and voltage space vector pulse width modulation. The paper studies the basic principles of model predictive control and the mothod of establishment of MPC model. The contents above lay a theoretical foundation for the study of the motor model predictive control system.Secondly, the cascade model predictive controller of permanent magnet synchronous motor is reserched. Based on the PMSM classical cascade current and speed double closed loop control structure, the prediction model of PMSM MPC speed controller, current controller and the design method of MPC controller is discussed in detail. Aiming at the problem of large computation and long calculation period of MPC, the application of explicit model predictive control (EMPC) in speed controller is studied. Based on the above theoretical theory, the paper establishes the simulation model. Compared with the traditional cascade PI regulator, analyzes the advantages of cascaded MPC in dynamic response and anti-load disturbance.Then, non-cascaded multi-input multi-output model predictive control strategy of PMSM is researched. Aiming at the problem that the cascade system is complex and the dynamic response is limited. The comprehensive optimization can not be realized. The design method of non-cascaded structural model predictive control system is studied to realize the simultaneous control of current and speed. Based on the excellent performance of MPC, In order to broaden the speed range of PMSM, proposes a non-cascaded MPC controller with weak magnetic field function by combining the MPC and the field weakening control. Based on the above theory, the simulation model is established to verify the correctness and control performance of the non-cascaded model predictive control strategy compared with the traditional control scheme.Finally, the experimental platform of permanent magnet synchronous motor drive control with XMC4500 microprocessor is built and the controlling software is designed to verify the validity and correctness of the research content. The experiment shows that PMSM Model predictive control has better dynamic performance and anti-load disturbance performance.Keywords:Three-Phase PMSM，Model Predicive Control，Field-Weakening Control，Non-Cascade Structure，Explicit MPC目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景及研究意义 (1)1.2永磁同步电机模型预测控制的研究现状 (2)1.2.1模型预测控制国外研究现状 (2)1.2.2模型预测控制国内研究现状 (3)1.3永磁同步电机模型预测控制关键技术 (4)1.3.1 PMSM模型预测矢量控制方案 (4)1.3.2 预测模型线性化与离散化 (5)1.3.3 模型预测控制计算量精简化 (5)1.4本文的主要研究内容 (6)第2章永磁同步电机预测模型建立 (8)2.1引言 (8)2.2永磁同步电机的数学模型 (8)2.2.1 静止坐标系下PMSM数学模型 (8)2.2.2 旋转坐标系下PMSM数学模型 (11)2.3永磁同步电机矢量控制原理 (12)2.3.1 PMSM矢量控制原理 (12)2.3.2 SVPWM调制原理 (13)2.4模型预测控制原理 (14)2.4.1 预测模型 (14)2.4.2 滚动优化 (16)2.4.3 反馈校正 (18)2.5PMSM预测模型建立 (19)2.5.1 PMSM状态空间模型 (19)2.5.2 预测模型离散化方法 (19)2.5.3 PMSM模型预测控制策略 (20)2.6本章小结 (21)第3章PMSM级联型模型预测控制策略研究 (22)3.1引言 (22)3.2PMSM级联型模型预测控制器设计 (22)3.2.1 MPC速度控制器设计 (22)3.2.2 MPC电流控制器设计 (24)3.3PMSM显式模型预测控制器设计 (26)3.3.1 显式模型预测控制原理 (26)3.3.2 EMPC速度控制器设计 (27)3.4级联型控制策略仿真模型与仿真结果 (29)3.4.1 级联型模型预测控制仿真结果 (29)3.4.2 显式模型预测控制仿真结果 (31)3.5本章小结 (33)第4章PMSM非级联型模型预测控制策略研究 (34)4.1引言 (34)4.2PMSM非级联型MPC控制器设计 (34)4.2.1 非级联型MPC预测模型 (34)4.2.2 非级联型MPC控制器设计 (37)4.3PMSM非级联型MPC弱磁控制器设计 (38)4.3.1 PMSM弱磁控制原理 (38)4.3.2 MPC弱磁控制预测模型 (39)4.3.2 非级联型MPC弱磁控制器设计 (41)4.4非级联型控制策略仿真分析 (42)4.4.1 非级联型控制策略仿真结果 (42)4.4.2 非级联弱磁控制仿真结果 (44)4.5本章小结 (47)第5章PMSM模型预测控制系统实验研究 (48)5.1引言 (48)5.2永磁同步电机驱动系统设计 (48)5.2.1 PMSM驱动系统硬件设计 (48)5.2.2 PMSM驱动系统软件设计 (50)5.3基于MPC的SVPWM过调制分析 (53)5.3.1 SVPWM过调制分析 (53)5.3.2 仿真与实验结果 (54)5.4实验结果与分析 (56)5.4.1 级联型MPC控制器实验验证 (56)5.4.2 非级联型MPC控制策略实验验证 (58)5.4.3 非级联型MPC弱磁控制实验验证 (60)5.5本章小结 (62)结论 (63)参考文献 (64) (68)致谢 (69)第1章绪论1.1 课题背景及研究意义随着德国工业 4.0与美国工业互联网的迅速发展，现代工业又到了一个新的发展浪潮，德国作为现代工业的领军者，工业发展已从智能化向信息化转型，我国结合自身的国情与优势提出了工业制造2025，未来的10年对中国工业的发展有着重要意义，我国必须借着第四次工业革命的大潮流努力缩小与世界发达国家的制造业差距，使我国工业向智能化、标准化、信息化逐步转型。
模型预测控制在永磁同步电机系统中的应用综述
模型预测控制在永磁同步电机系统中的应用综述摘要：现阶段，社会进步迅速，我国的机械行业建设的发展也有了创新。
永磁同步发电机（PMSG）具有体积小、能量转换率高等优点，通过原动机带动其旋转发电，经过机/网侧变流器整流逆变后并网，可有效回收能源、提高能源利用率。
但是，原动机受压力/风力等因素变化的影响，驱动转矩变化，导致转速不稳定，影响系统稳定运行，因此需研究相应的控制策略，提高系统稳定发电的能力。
模型预测控制（MPC）具有原理简单、实现方便、响应效果好等优点，与DTC/DPC方法相结合能够改善系统的动态性能。
但目前系统工作时机/网侧变流器通常独立运行，当原动机驱动转矩变化时，网侧控制部分无法及时反馈机侧参数的变化，造成网侧电压响应速度较慢，导致母线电压波动较大，系统动态性能变差。
关键词：模型预测控制；永磁同步电机系统；应用综述引言永磁同步电机是一个非线性、强耦合的复杂系统，很难对其进行精确的数学建模。
然而传统的双闭环PI控制策略研究的是线性时不变的控制问题，不过，这样一种控制方式不能有效地保证系统的正常运行。
永磁同步电机具有高功率密度、高效率和高功率因数等特征，在电动汽车、轨道交通、工业传动等场合得到广泛应用。
高性能电机控制策略是永磁同步电机系统运行重要保证，其中矢量控制技术和直接转矩控制技术是永磁同步电机经典策略。
随着芯片计算性能的提升，有限状态集模型预测控制(FiniteControlSet-modelPredictiveControl，FCS-MPC)逐步成为电机控制领域的研究热点。
近年来，永磁同步电机模型预测控制也得到高度关注。
1参数扰动抑制根据无差拍电流预测控制原理，无差拍电流预测控制中的预测模型依赖准确的电机参数，如定子电阻、定子电感和转子磁链.在实际运行过程中，永磁同步电机的参数会随着运行条件和运行环境的变化而发生变化，比如，电机的绕组电阻和电感会随着温度的变化而变化.当电机的参数发生变化时，预测模型失真，无差拍电流预测控制的性能会被破坏.为了抑制定子电阻和定子电感的扰动，本研究选择自回归模型估计电阻和电感扰动并进行补偿，然后结合无差拍电流预测控制策略实现对永磁同步电机的控制.2模型预测控制在永磁同步电机系统中的应用综述2.1定子匝间短路故障定子匝间短路故障是永磁同步电机较为常见的故障，其产生原因较为复杂，可简单归结为以下4点：1）在电机起动过程中，定子匝间绝缘体承受暂态过电压；2）电机定子绕组温度过高导致定子匝间绝缘体失效；3）电机振动导致定子绕组线圈相互接触、挤压、摩擦和损坏；4）电机长期在潮湿、高温等恶劣环境下工作。
基于模型预测控制的电机系统精确跟踪研究
基于模型预测控制的电机系统精确跟踪研究电机系统精确跟踪是工业控制领域的一个重要研究方向。
基于模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）的算法是一种常用的控制策略，它能够在系统具有不确定性和扰动的情况下，实现对电机系统的精确跟踪。
1. 引言电机系统是现代工业中广泛应用的一种电力传动装置。
精确跟踪是电机系统控制中的一个重要问题，能够确保电机系统在给定的参考轨迹下运动。
目前，基于模型预测控制的方法已经在电机系统精确控制中取得了显著的研究成果。
2. 电机系统建模要进行模型预测控制，首先需要对电机系统进行建模。
电机系统通常可以建模为一种多变量、非线性、时变的动态系统。
常用的建模方法包括基于物理方程的状态空间模型和基于数据的系统辨识模型。
通过精确建模，可以准确描述电机系统的动态特性和控制需求。
3. 模型预测控制算法原理模型预测控制算法是一种基于优化理论的控制方法。
其基本原理是通过建立系统的数学模型，预测未来一段时间内的系统行为，并通过求解一个优化问题来获得最优的控制输入。
该优化问题通常包括系统模型、控制目标和约束条件。
通过不断迭代求解优化问题，即可实现对电机系统的精确跟踪控制。
4. MPC在电机系统精确跟踪中的应用基于模型预测控制的方法已经广泛应用于电机系统的精确跟踪控制中。
其中，包括针对不同类型电机的精确跟踪控制方法的研究。
例如，直流电机、交流电机、步进电机等不同类型电机系统的控制方法都可以基于模型预测控制实现精确跟踪。
此外，MPC还可以结合其他控制算法如滑模控制、PID控制等进行联合控制，提高电机系统的精确度和鲁棒性。
5. 模型预测控制算法的性能分析在电机系统精确控制中，对基于模型预测控制算法的性能评价是非常重要的。
通常，通过指标如控制误差、稳定性、抗扰能力等来评价算法的性能。
同时，还需要考虑算法的实时性和计算复杂度，以保证算法在实际应用中的可行性和有效性。
6. 算法优化和改进虽然基于模型预测控制的方法在电机系统精确跟踪中取得了较好的效果，但仍存在一些问题和挑战。
永磁同步电机模型预测控制及容错控制策略的研究
永磁同步电机模型预测控制及容错控制策略的研究永磁同步电机模型预测控制及容错控制策略的研究摘要：随着工业自动化技术的不断进步，永磁同步电机作为一种高效能、高动态响应、高功率因数的主动传动设备，得到了广泛的应用。
然而，永磁同步电机在实际运行中也面临着各种问题和异常情况的挑战。
本文以永磁同步电机的模型预测控制和容错控制策略为研究对象，对其进行分析和探讨，并提出相关解决方案。
一、引言永磁同步电机是一种高性能的电力驱动器，广泛应用于工业自动化领域。
其具有响应速度快、高效能、高功率因数等特点，但在实际运行中也会遇到一些异常情况，如电网故障、扰动等，需要进行相关的控制和管理。
二、永磁同步电机的模型预测控制研究永磁同步电机的模型预测控制是一种先进的控制策略，可以有效地解决电机模型不精确、外部扰动等问题。
该方法通过建立电机的数学模型，并根据该模型进行状态和输出的预测，从而实现更精确的控制。
在永磁同步电机的模型预测控制中，首先需要建立电机的数学模型。
该模型需要考虑电机的动态响应特性、电机转子位置、转子磁场等因素。
然后，通过模型预测，确定电机的最优控制量，并对其进行相应调节。
最后，将调节后的控制量输入到电机的控制器中，以实现对电机的精确控制。
三、永磁同步电机的容错控制策略研究在实际运行中，永磁同步电机可能会遇到电网故障、电机故障等异常情况。
为了保证电机的稳定运行，需要针对这些异常情况制定相应的容错控制策略。
容错控制策略通常包括故障检测、故障诊断和故障恢复三个阶段。
首先，需要对电机进行故障检测，通过监测电机的输入输出信号，判断电机是否出现异常。
然后，针对电机故障进行诊断，确定故障类型和位置。
最后，根据故障诊断结果，采取相应的故障恢复措施，保证电机的稳定运行。
四、相关解决方案的提出针对永磁同步电机的模型预测控制和容错控制策略，本文提出了一些相关解决方案。
在模型预测控制方面，可以采用基于最优化算法的模型预测控制方法，以提高控制精度和响应速度。
基于模型预测控制的机电传动系统自适应优化方法研究
基于模型预测控制的机电传动系统自适应优化方法研究1. 研究背景介绍机电传动系统在现代工业中扮演着至关重要的角色。
为了提高机电传动系统的性能和效率，研究人员提出了各种控制方法。
而模型预测控制作为一种新兴的先进控制方法，近年来得到了广泛应用和研究。
本文旨在通过研究基于模型预测控制的机电传动系统自适应优化方法，进一步提高机电传动系统的性能。
2. 模型预测控制基本原理与应用模型预测控制是一种基于数学模型的优化控制方法。
它通过建立机电传动系统的数学模型，并根据这个模型进行系统预测，最终生成控制策略。
模型预测控制能够很好地处理系统非线性和时变性，对于机电传动系统的性能优化有着重要的应用价值。
3. 机电传动系统自适应优化方法研究3.1 自适应模型建立首先，需要建立机电传动系统的自适应模型。
这个模型需要能够准确地描述机电传动系统的动态特性。
可以利用系统辨识的方法对机电传动系统进行建模，或者采用已有的数学模型。
建立好的自适应模型是进行后续优化的基础。
3.2 预测控制策略生成基于建立的自适应模型，可以使用模型预测控制方法生成优化的控制策略。
通过预测机电传动系统未来的状态，可以计算出最优的控制输入值，并实施到系统中。
这种控制策略能够在保证系统稳定性的同时，最大化系统的性能。
3.3 参数优化算法研究为了进一步提高机电传动系统的性能，需要研究适用于模型预测控制的参数优化算法。
参数优化算法可以针对机电传动系统的具体特点进行设计，通过自适应的参数调整，最大程度地提高系统的性能。
常用的参数优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法等。
4. 实验设计与结果分析为了验证所提出的基于模型预测控制的机电传动系统自适应优化方法的有效性，需要进行相应的实验。
可以选择合适的机电传动系统作为实验对象，并将所提出的优化方法应用于其控制中。
通过实验数据的收集和分析，可以评估所提出方法的性能和优越性。
5. 结论与展望在本研究中，我们介绍了基于模型预测控制的机电传动系统自适应优化方法。
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中图分类号：TM 301.2 文献标志码：A 文章编号：1673-6540(2019)08-0001-10
A Review of Research on Motor System Model Predictive Control *
ZHU Rui1, WU D& , CHEN Jifeng1, HU Jiaquan1, HUA Guowu1 (1. School of Electrical and Power Engineering, China University of Mining and Technology,
Xuzhou 221116, China; 2. Schod of Electronic Engineering, Jiangsu Oceen University, Lianyunyany 222005, China)
Abstract: In recent years, the theory and technology of model predictive control ( MPC ) had been greatly developed, enjoying a wide application prospect. Basic principles of MPC were summarized. Current research situation of MPC technology in the motoe system was briefly compared and analyzed. The control scheme of finite control set model predictive control ( FCS-MPC) applied in the fielO of motoo drive was researched. The research ideas of FCSMPC were summarized on several aspects such at velue function design, reduction of computation, vectoo action number and improvement of robustness. In the end, some new ideas and new trends were recommended t。be studied on iheiechnooogyofFCS-MPCfoefueiheeeeeeaech.
控制量& (2)作用方式不同。CCS-MPC 控制量
通过脉冲宽 制(PWM)方式作用于系统；而
FCS-MPC中控制量直接作用于系统。与CCS-
MPC 相比,FCS-MPC将目标 和开关状 策
成 ，且具有概念简单、适用范围广、
约束和
易纳入价值函数
， 成为
了近年来的研究热点之一&
本文首先综述了 CCS-MPC和FCS-MPC在电
Key words: model predictive control ； finite control set model predictive control ； motor drive system
0引言
模型预测控制(MPC)又称为滚动时域控制
(RHC),产生于20世纪70年代末，是 控制中产生的新型控制算法[1'2],用 i
组电机各交流电机电气传动系统中&
模型预测控制应用于电气传动系统中时，可
分为连续控制集模型预测控制"⑶(CCS-MPC)
和有限控制集模型预测控制FCS-MPC)。
两者的主要区别：(1) 方式不同。CCS-MPC
利用数学工具对价值函数
得到 控制
量;而FCS-MPC利用变换器的离散性和有限性,
遍历电压矢量,价值函数最小的电压矢量即 ：
电机易抄制应用2019,46 (8)
控制与应用技术I EMCA
电机系统模型预测控制研究综述
朱 芮"，吴 迪#,陈继峰"，胡家全"，华国武"
(1.中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏徐州221116； 2.江苏海洋大学电子工程学院，江苏连云港 222005)
摘 要：近年来，模型预测控制(MPC)的理论和技术得到了长足发展，应用前景广阔。介绍了 MPC的基
——1—
控制与应用技术I EMCA
电机与控剧定用2019,46 (8)
dSPACE半物理仿真系统〔&这控制 使
用的微处理器单元具有指数增长的计算 ，可以
满足 数应用的要求,即便
电平变换器
上夕卜,MPC不依赖于机器类型，只要电机的
数学模型正
集成到控制器设计中，就 以
应用于异步电机、永磁同步电机、多相电机和开绕
电机驱动系统中的应用受到了阻碍&
21世 以来，随着微处理器技术的快速发
展,MPC已经通 同控制要求的控制
同
类型的电机上成功应用&女口：数字信号处理器
* (DSP)[3 、现场可编程门阵列(FPGA)⑷和
*基金项目：国家自然科学基金青年基金项目(51707078) 作者简介：朱 芮(1993—),女，硕士研究生，研究方向为电机控制。
机系统中的应用 展,然后通 例介绍了 FCS-
MPC在电机系统中的主要策略,总结了 FCS-MPC
当前的研究热点，最后 论了 FCS-MPC未来可能
的发展方向&
1 MPC基本原理
MPC中，不同种类的预测模型的具 现
本原理;简要对比分析了国内外电机系统MPC技术的研究概况。研究了有限控制集模型预测控制(FCS-
MPC)应用于电机驱动系统的控制方案。总结了 FCS-MPC关于价值函数设计、计算量降低、矢量作用个数以
及鲁
方面的研究 &展 了未来FCS-MPC技术需要
和拓展的研究方向。
关键词：模型预测控制；有限控制集模型预测控制；电机驱动系统
,
应用中得到 的发展和 ，广泛
应用于电力、 、
、、
域。
量
、以
及
，
的模型。
，
用 PID控制 得到的
者 理想，
统的控制算法 的限性&
MPC:
的
“
”，且制& MPC的 原本是为了
控制中的 & MPC被控对 量大、响应
,
控制动作, 电机的动 应时
间大都是毫秒级甚至微秒级的，使得MPC算法在