[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于多電機(jī)控制系統(tǒng)的有限狀態(tài)模型預(yù)測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410460918.4
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104242768A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏長亮;高明煜;劉濤
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種應(yīng)用于多電機(jī)控制系統(tǒng)的有限狀態(tài)模型預(yù)測控制方法，其特征在于，用于由m臺永磁同步電機(jī)組成的多電機(jī)控制系統(tǒng)，包括如下步驟：

1)多電機(jī)系統(tǒng)電氣量采集，包括：

采集每一臺電機(jī)的轉(zhuǎn)速，計算每一臺電機(jī)的定子參考電流矢量；采集每一臺電機(jī)的定子三相電流并變換為兩相靜止α-β坐標(biāo)系上的電流分量；采集直流側(cè)電壓u_dc；在兩相靜止α-β坐標(biāo)系下設(shè)定k時刻每一臺電機(jī)的電氣量，對每一臺電機(jī)的反電動勢進(jìn)行估計；計算每一臺電機(jī)對應(yīng)的逆變器所有可能輸出的電壓矢量；

2)虛擬參考電壓矢量預(yù)測和價值函數(shù)尋優(yōu)，包括：

對于每一臺電機(jī)，計算k時刻的虛擬參考電壓矢量建立價值函數(shù)有

gmn(k+1)=|um*(k)-umu(k)|2,n=0~7---(1)]]>

式中，為第m臺電機(jī)所對應(yīng)的逆變器所有可能輸出的電壓矢量，n為逆變器所有可能輸出的電壓矢量的序號；

當(dāng)價值函數(shù)取得最小值時，價值函數(shù)對應(yīng)的n的數(shù)值作為逆變器最終的輸出電壓矢量的序號

nmo=argminngmn(k+1),n=0~7---(2);]]>

3)通過矢量分區(qū)法，簡化價值函數(shù)的尋優(yōu)過程

(1)結(jié)合每一臺電機(jī)對應(yīng)的逆變器所有可能輸出的電壓矢量的空間分布，利用逆變器輸出的電壓矢量中任意相鄰的逆變器輸出的電壓矢量的角平分線將空間電壓矢量分布圖分為1～6共6個扇區(qū)，同時，由逆變器輸出的電壓矢量中各個電壓矢量的中垂線圍成中央的六邊形區(qū)域，并與6個扇區(qū)區(qū)分開來；

(2)判斷虛擬參考電壓矢量落到了扇區(qū)1～6中的哪一個，對虛擬參考電壓矢量進(jìn)行反Clarke變換，利用變換后的結(jié)果，計算每一臺電機(jī)虛擬參考電壓矢量所在的扇區(qū)序號，得到每一臺電機(jī)所對應(yīng)的逆變器最終的輸出電壓矢量的序號；

4)將共模電壓約束加入到算法中，對多電機(jī)控制系統(tǒng)中的共模電壓進(jìn)行抑制，包括

(1)對于第m臺電機(jī)，在k～k+1時間段內(nèi)的共模電壓的計算式為

ucm,mn(k)=udc(k)3[sam(k)+sbm(k)+scm(k)]---(3)]]>

式中，s_am(k)、s_bm(k)、s_cm(k)為第m臺電機(jī)在k～k+1時間段內(nèi)所對應(yīng)的逆變器的開關(guān)狀態(tài)；

根據(jù)式(1)，則第m臺電機(jī)的附加共模電壓約束的價值函數(shù)為

gmn(k+1)=|um*(k)-umn(k)|2+λcm,m|ucm,mn(k)-udc(k)2|---(4)]]>

式中，項為價值函數(shù)中附加的共模電壓約束項；λ_cm,m為共模電壓約束項的權(quán)值；

(2)結(jié)合每一臺電機(jī)對應(yīng)的逆變器所有可能輸出的電壓矢量的空間分布，利用逆變器輸出的電壓矢量中任意兩個相鄰電壓矢量的角平分線將空間電壓矢量分布圖分為1～6共6個扇區(qū)，在任一個扇區(qū)內(nèi)包含三個電壓矢量，分別為兩個零電壓矢量和位于扇區(qū)的頂點上，以及一個非零電壓矢量，同時，采用步驟3)中的式(9)、式(10)、式(11)確定每一臺電機(jī)的虛擬參考電壓矢量所在的扇區(qū)序號；

(3)根據(jù)每一臺電機(jī)的虛擬參考電壓矢量所在的扇區(qū)序號N_m，取兩個零電壓矢量中的任意一個或和本扇區(qū)內(nèi)的非零電壓矢量作為候選矢量，根據(jù)式(4)計算候選矢量對應(yīng)的價值函數(shù)結(jié)果，有

gmn(k+1)=|um*(k)-umn(k)|2+λcm,m|ucm,mn(k)-udc(k)2|]]>n＝0或7，N_m?????(5)

當(dāng)價值函數(shù)取得最小值時，價值函數(shù)對應(yīng)的n的數(shù)值作為逆變器最終的輸出電壓矢量的序號

nmo=argminngmu(k+1)]]>n＝0或7，N_m??????(6)。