[發(fā)明專利]基于快速有效集的電機(jī)模型預(yù)測控制方法、裝置及控制器

在審

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112398402A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高樂;孫楠楠;馬剛強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 濰柴動(dòng)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

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于快速有效集的電機(jī)模型預(yù)測控制方法、裝置及控制器，該控制方法包括：在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，以電機(jī)的電壓方程為基礎(chǔ)，建立基礎(chǔ)連續(xù)狀態(tài)方程，再采用前向歐拉公式得到基礎(chǔ)離散狀態(tài)方程；根據(jù)基礎(chǔ)離散狀態(tài)方程，構(gòu)建增廣狀態(tài)方程并設(shè)計(jì)模型預(yù)測控制的性能評價(jià)函數(shù)；將性能評價(jià)函數(shù)轉(zhuǎn)化為二次型規(guī)劃問題，并采用快速有效集求解二次型規(guī)劃問題。本發(fā)明實(shí)施例中，基于連續(xù)控制集模型預(yù)測控制電機(jī)電流，保證高效的電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力；基于快速有效集方法求解二次型規(guī)劃問題，能夠大量節(jié)省計(jì)算工作量，使整個(gè)算法具有較高效率；可以將復(fù)雜的二次型規(guī)劃最優(yōu)化問題在嵌入式芯片上實(shí)現(xiàn)對于永磁同步電機(jī)的實(shí)時(shí)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及電機(jī)電流控制技術(shù)，尤其涉及一種基于快速有效集的電機(jī)模型預(yù)測控制方法、裝置及控制器。

背景技術(shù)

內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)(interior permanent magnet synchronous motor，IPMSM)因其具有高效率、高功率密度與高功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)在各個(gè)領(lǐng)域均得到了推廣應(yīng)用，例如冶金行業(yè)、橡膠行業(yè)、汽車行業(yè)等。永磁同步電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行是由定子繞組、轉(zhuǎn)子組件和永磁體這三者產(chǎn)生的磁場的相互作用而形成。

目前，高性能永磁同步電機(jī)主要采用基于比例積分(PI)調(diào)節(jié)器的電流環(huán)控制。基于PI調(diào)節(jié)器的電流環(huán)控制方式具有穩(wěn)態(tài)性能好、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。但存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，容易超調(diào)，積分飽和，耦合影響等問題，導(dǎo)致其電流環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力受限，無法進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于快速有效集的電機(jī)模型預(yù)測控制方法、裝置及控制器，以解決現(xiàn)有電機(jī)電流控制方法能力受限等問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于快速有效集的電機(jī)模型預(yù)測控制方法，包括：

在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，以電機(jī)的電壓方程為基礎(chǔ)，建立基礎(chǔ)連續(xù)狀態(tài)方程，再采用前向歐拉公式得到基礎(chǔ)離散狀態(tài)方程；

根據(jù)所述基礎(chǔ)離散狀態(tài)方程，構(gòu)建增廣狀態(tài)方程并設(shè)計(jì)模型預(yù)測控制的性能評價(jià)函數(shù)；

將所述性能評價(jià)函數(shù)轉(zhuǎn)化為二次型規(guī)劃問題，并采用快速有效集求解所述二次型規(guī)劃問題。

進(jìn)一步地，得到基礎(chǔ)離散狀態(tài)方程包括：

在所述同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，確定所述電機(jī)的定子電壓方程；

設(shè)定所述定子電壓方程中電機(jī)角速度不變，以此確定線性時(shí)不變系統(tǒng)的基礎(chǔ)連續(xù)狀態(tài)方程；

采用前向歐拉公式對所述線性時(shí)不變系統(tǒng)的基礎(chǔ)連續(xù)狀態(tài)方程進(jìn)行離散化，得到所述基礎(chǔ)離散狀態(tài)方程。

進(jìn)一步地，根據(jù)所述基礎(chǔ)離散狀態(tài)方程，構(gòu)建增廣狀態(tài)方程并設(shè)計(jì)模型預(yù)測控制的性能評價(jià)函數(shù)，包括：

構(gòu)建新的狀態(tài)向量，以得到與所述基礎(chǔ)離散狀態(tài)方程關(guān)聯(lián)的增廣狀態(tài)方程；

根據(jù)所述增廣狀態(tài)方程，定義所述性能評價(jià)函數(shù)。

進(jìn)一步地，將所述性能評價(jià)函數(shù)轉(zhuǎn)化為二次型規(guī)劃問題，并采用快速有效集求解所述二次型規(guī)劃問題，包括：

將所述性能評價(jià)函數(shù)轉(zhuǎn)化為二次型規(guī)劃問題，并針對非線性二次函數(shù)約束條件設(shè)計(jì)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(guī)劃問題的初始可行點(diǎn)，根據(jù)與所述初始可行點(diǎn)相應(yīng)的起作用約束指標(biāo)集，求解所述二次型規(guī)劃問題的校正量問題；

根據(jù)求解的所述校正量問題，計(jì)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(yīng)的可行點(diǎn)確定為所述二次型規(guī)劃問題的解。

進(jìn)一步地，還包括：采用延時(shí)補(bǔ)償對所述二次型規(guī)劃問題的一拍延時(shí)進(jìn)行有效補(bǔ)償。