[發明專利]基于多核并行計算的永磁同步電機有限集模型預測控制方法在審

申請號：	202010696127.7	申請日：	2020-07-20
公開（公告）號：	CN111786604A	公開（公告）日：	2020-10-16
發明（設計）人：	劉濤;習金玉	申請（專利權）人：	天津工業大學
主分類號：	H02P21/00	分類號：	H02P21/00;H02P6/34
代理公司：	天津盛理知識產權代理有限公司 12209	代理人：	董一寧
地址：	300387 ***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于多核并行計算永磁同步電機有限模型預測控制方法
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【權利要求書】：

1.一種基于多核并行計算的永磁同步電機有限集模型預測控制方法，其特征在于：包括兩個處理核心CPU1與CPU2，將單核順序控制策略中的AD轉換模塊、電流電壓折算和Clarke變換分配到CPU1中，將eQEP模塊、轉速位置計算，Park反變換和反電動勢計算分配到CPU2中，同時，將單核順序控制策略中電壓矢量V₀～V₇的預測過程、價值函數、比較尋優過程均分分配給CPU1與CPU2，即形成CPU1與CPU2 FCS-MPC雙核并行控制模塊，且兩個控制模塊之間進行數據交換，CPU1將AD轉換→電流電壓折算→Clarke變換過程所得到u_dc、i_α、i_β傳輸至CPU2完成第一次數據交換，同時，CPU2將eQEP模塊→轉速位置計算→Park反變換→反電動勢計算過程得到的e_α、e_β傳輸至CPU1中完成第二次數據交換，CPU2將其得到的局部最優電壓矢量發送至CPU1中，CPU1將兩核心分別得到的局部最優值電壓矢量進行對比，從而得到最終輸出的電壓矢量。

2.根據權利要求1所述的一種基于多核并行計算的永磁同步電機有限集模型預測控制方法，其特征在于：所述CPU1與CPU2之間在完成第一次數據交換后，可編程控制律加速器CPU1.CLA1與CPU2.CLA1分別從各自對應的CPU1與CPU2中獲取預測過程所需的變量值V₀～V₁，V₆～V₇并針對所負責的電壓矢量，逐步實現預測過程、價值函數、比較尋優的相應計算，當CLA核心獲得局部最優電壓矢量時，在CPU1與CPU2進行第二次數據交換前，將最優值傳輸至各自對應CPU。

3.根據權利要求1所述的一種基于多核并行計算的永磁同步電機有限集模型預測控制方法，其特征在于：所述CPU1與CPU2之間的數據交換方法是：設置標志位以確保CPU1與CPU2按照一定時序進行數據交換，其中有：

F₁：第一階段CPU1→CPU2數據傳輸完成的標志位；

F₂：第一階段CPU2→CPU1數據傳輸完成的標志位；

F₃：第二階段CPU2→CPU1數據傳輸完成的標志位；

P代表數據輸出完成；

在第一階段中，CPU1向CPU1→CPU2 MSG內存發送變量u_dc、i_α、i_β之后，將F₁標志位賦值為P；與此同時，CPU2不斷地對F₁標志位進行檢查，當檢測到F₁＝P時，即判別CPU1已完成數據發送，并據此讀取MSG內存的相應變量u_dc、i_α、i_β；當CPU2讀取變量后，將變量e_α、e_β發送至CPU2→CPU1MSG內存中，并將F₂標志位賦值為P；另一方面，在CPU1完成數據發送后，將不斷地對F₂標志位進行檢查，當檢測到F₂＝P時，即判別CPU2已完成數據發送，并據此讀取MSG內存的相應變量e_α、e_β；

在第二階段中，當CPU2獲得局部最優電壓矢量后，將矢量序號和相應的價值函數計算結果發送到CPU2→CPU1 MSG內存中，并將F₃標志位賦值為P；另一方面，在CPU1計算得到局部最優電壓矢量后，不斷地對F₃標志位進行檢查，當檢測到F₃＝P時，將讀取最優值，并進行最終比較和輸出。

所述標志位F₁～F₃采用動態標志位，即

式中，“～P”表示對變量P進行取反運算。

4.根據權利要求2所述的一種基于多核并行計算的永磁同步電機有限集模型預測控制方法，其特征在于：所述CPU與CLA之間的數據交換方法是采用預設標志位與中斷標志位相結合的方法保證時序正確性，在第一階段數據交換過程完成時，CPU1將預測過程所需的變量u_dc、i_α、i_β、e_α、e_β發送至CPU1→CLA1 MSG內存，并將其中預先設置的標志位F₄賦值為1，同時，CLA1不斷地檢查標志位F₄，當檢測到F₄＝1時，則意味著數據傳輸已完成，CLA1將逐個讀取變量，在此之后，CPU1與CLA1執行各自所分配電壓矢量的預測、評估、尋優過程，并得到局部最優值；在控制算法進入數據交換的第二階段之前，CLA1將發送局部最優值至CLA1→CPU1 MSG內存，而CPU1將不斷地檢查標志位H，以判斷CLA1是否完成數據傳輸，當標志位H為0時，CPU1將讀取MSG內存中的局部最優值，并將標志位F₄復位為0，并進行局部最優值的比較過程，標志位H為中斷標志位Cla1 Regs.MIRUN.bit.INT1，當CLA1程序執行完成后，該標志位將由1轉變為0，因此可以將其作為CLA1數據發送完成的標志。