[發明專利]基于快速有效集的電機模型預測控制方法、裝置及控制器

在審

• 申請號: 202011379289.4
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112398402A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 高樂;孫楠楠;馬剛強
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14;G06F30/20;G06F17/11;G06F17/15
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種基于快速有效集的電機模型預測控制方法，其特征在于，包括：

在同步旋轉坐標系下，以電機的電壓方程為基礎，建立基礎連續狀態方程，再采用前向歐拉公式得到基礎離散狀態方程；

根據所述基礎離散狀態方程，構建增廣狀態方程并設計模型預測控制的性能評價函數；

將所述性能評價函數轉化為二次型規劃問題，并采用快速有效集求解所述二次型規劃問題。

2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，得到基礎離散狀態方程包括：

在所述同步旋轉坐標系下，確定所述電機的定子電壓方程；

設定所述定子電壓方程中電機角速度不變，以此確定線性時不變系統的基礎連續狀態方程；

采用前向歐拉公式對所述線性時不變系統的基礎連續狀態方程進行離散化，得到所述基礎離散狀態方程。

3.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，根據所述基礎離散狀態方程，構建增廣狀態方程并設計模型預測控制的性能評價函數，包括：

構建新的狀態向量，以得到與所述基礎離散狀態方程關聯的增廣狀態方程；

根據所述增廣狀態方程，定義所述性能評價函數。

4.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，將所述性能評價函數轉化為二次型規劃問題，并采用快速有效集求解所述二次型規劃問題，包括：

將所述性能評價函數轉化為二次型規劃問題，并針對非線性二次函數約束條件設計六邊形不等式約束；

在所述六邊形不等式約束下，給定所述二次型規劃問題的初始可行點，根據與所述初始可行點相應的起作用約束指標集，求解所述二次型規劃問題的校正量問題；

根據求解的所述校正量問題，計算拉格朗日乘子，將大于或等于0的所述拉格朗日乘子所對應的可行點確定為所述二次型規劃問題的解。

5.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，還包括：采用延時補償對所述二次型規劃問題的一拍延時進行有效補償。

6.一種基于快速有效集的電機模型預測控制裝置，其特征在于，包括：

狀態方程建立模塊，用于在同步旋轉坐標系下，以電機的電壓方程為基礎，建立基礎連續狀態方程，再采用前向歐拉公式得到基礎離散狀態方程；

狀態方程擴展模塊，用于根據所述基礎離散狀態方程，構建增廣狀態方程并設計模型預測控制的性能評價函數；

二次型轉化模塊，用于將所述性能評價函數轉化為二次型規劃問題，并采用快速有效集求解所述二次型規劃問題。

7.根據權利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述狀態方程建立模塊包括：

電壓方程建立單元，用于在所述同步旋轉坐標系下，確定所述電機的定子電壓方程；

線性方程確定單元，用于設定所述定子電壓方程中電機角速度不變，以此確定線性時不變系統的基礎連續狀態方程；

離散化單元，用于采用前向歐拉公式對所述線性時不變系統的基礎連續狀態方程進行離散化，得到所述基礎離散狀態方程。

8.根據權利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述狀態方程擴展模塊包括：

狀態方程擴展單元，用于構建新的狀態向量，以得到與所述基礎離散狀態方程關聯的增廣狀態方程；

性能函數定義單元，用于根據所述增廣狀態方程，定義所述性能評價函數。

9.根據權利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述二次型轉化模塊包括：

約束條件設計單元，用于將所述性能評價函數轉化為二次型規劃問題，并針對非線性二次函數約束條件設計六邊形不等式約束；

二次型轉化單元，用于在所述六邊形不等式約束下，給定所述二次型規劃問題的初始可行點，根據與所述初始可行點相應的起作用約束指標集，求解所述二次型規劃問題的校正量問題；

二次型求解單元，用于根據求解的所述校正量問題，計算拉格朗日乘子，將大于或等于0的所述拉格朗日乘子所對應的可行點確定為所述二次型規劃問題的解。