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哈尔滨理工大学能源动力硕士学位论文

基于改进MPCC及广义预测复合控制策略研究

摘要

PermanentMagnetSynchronousMotorPMSM

永磁同步电机（，）因其过载

能力强和效率高等优点，在工业领域有广泛应用。随着电动汽车行业的蓬勃发

展，对PMSM转速动态响应和系统的稳定性提出了更高的要求。因此，本文

提出了基于改进模型预测电流及广义预测复合控制策略。

首先，构建表贴式PMSM理想条件下和扰动下的数学模型，在不同坐标

系下对数学模型进行坐标变换；基于逆变器工作原理和SVPWM技术，建立了

矢量控制系统，为建立复合策略控制系统做铺垫。

其次，针对传统模型预测电流控制中电流波动较大、每个采样周期都需要

在线优化导致计算量大、时间延迟较长等问题，提出了一种改进模型电流预测

的控制方法。该控制方法通过预先计算每个有效电压矢量的占空比，由成本函

数筛选出一组最优电压矢量组合，作用于系统。该方法在减少计算量的同时，

能够保证开关频率一定。仿真结果证明，该控制方法能够有效减小电流波动并

保证系统的稳态性能。

然后，针对PMSM转速响应速度慢和扰动影响大等问题，提出基于广义

预测的控制方法应用于转速控制器中。基于广义预测控制理论，建立连续时间

非线性系统模型，该模型不受采样周期的影响。在优化成本函数的基础上，设

计一种基于广义预测的速度控制方法。该控制方法未考虑到外部扰动和参数失

配等因素，故设计了扩展观测器，实现了对扰动量的补偿。仿真结果表明，该

控制方法转速动态响应更好，在负载扰动变化时，鲁棒性更强。

最后，以TMS320F28335为核心，搭建硬件及软件部分的实验平台，基于

本文所提复合控制策略，在不同工况下进行实验分析。结果表明：本文所提改

进模型电流预测及广义预测复合控制策略能够提升控制系统动态响应性能，使

系统运行更稳定、抗扰动能力更强。实验与仿真结果一致，证明本文所提控制

复合控制策略的有效性。

关键词永磁同步电机；模型电流预测控制；占空比；广义预测控制；扩展观测

器

--I

哈尔滨理工大学能源动力硕士学位论文

ResearchonImprovedModelPredictiveCurrent

andGeneralizedPredictiveCompositeControl

Strategy

Abstract

PermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)iswidelyusedintheindustrial

fieldduetoitsstrongoverloadcapacityandhighefficiency.Withthebooming

developmentoftheelectricvehicleindustry,higherrequirementshavebeenput

forwardforthedynamicresponseofPMSMspeedandthestabilityofthesystem.

Therefore,thisarticleproposesacompositecontrolstrategybasedonimproved

modelpredictionofcurrentandgeneralizedprediction.

Firstly,constructmathematicalmodelsforsurfacemountedPMSMunderideal

conditionsanddisturbances,andperformcoordinatetransformationsonthe

mathematicalmodelsindifferentcoor