永磁同步电机驱动控制技术革新，模型预测控制发展及应用探索？

在永磁同步电机（PMSM）的驱动控制策略里头，模型预测控制那可是有点“神通广大”的控制方法！它有高动态性能，还能实现多目标优化。但是，这一方法不管是离线算还是在线算，对控制器计算性能要求贼高，就这一点，严重阻碍了它的推广。不过还有有限约束集模型预测控制（FCS - MPC），有学者把它用到电机驱动系统中

模型预测控制困境

在PMSM驱动控制这个大领域里，模型预测控制就像是个有能力但有点“挑环境”的选手。啥意思？因为它必须要很高计算性能的控制器。就像我们造房子需要好工具，没好工具这房子造起来那进度是真慢。不管离线还是在线算，对控制器要求就跟让人爬上高难度山峰一样，导致它没办法大规模去用。实际应用里头，很多中等计算能力的设备想用它，根本实现不了。

有限约束集模型预测控制特点

那FCS - MPC就不一样。它把逆变器所有开关状态整成电压矢量备选集，用代价函数遍历法评估所有电压矢量，找出使代价函数最小的最优电压矢量作用到电机。在常见的两电平电压源型逆变器供电的PMSM驱动控制系统里，它备选矢量就6个幅值和相位都固定的电压矢量。虽然它能用扩展备选矢量个数减小预测误差，但每次求解每个矢量解都得坐标变化，计算量“噌噌”地往上涨。所以电机与控制技术，它也有自己的不足之处，就像一个走路的人背着重包，走起来多费劲

权重系数关键作用

在有限约束集模型预测控制的代价函数中，权重系数那作用可大。它是平衡多个参考值和预测值的关键因素。要是选得合理，电机运行性能就能提升。要是选得不好，系统控制性能那可就大大变差。就好比煮菜放盐，放多放少都会影响菜的味道。但这种依靠权重系数的方法没法彻底解决矢量集有限带来的电流谐波和转矩波动问题，而且在线整定权重系数还会明显增加计算量，实际应用中好多人都是望而却步。

占空比有限约束集模型预测控制情况

占空比有限约束集模型预测控制，是想通过控制输出矢量的作用时长来减小预测误差，从而降低电流谐波。它本质是有效空间电压矢量和零矢量结合。不过，输出的矢量组合不是最优组合，对系统稳态控制精度提升效果比较有限。而且它计算量也不小，要选两个最优矢量，还得算它们作用时长，并且占空比计算依赖固定电流模型，要实现多目标优化控制有点难。这就和拼图一样，有的图块怎么拼都不合适。

新型方法有效改进

研究人员搞出的那种新型方法就不错。他们先是分析电机负载状态，设计了电压幅值控制集合，缩小了电压矢量的选优范围。这样做就和给找东西的人缩小范围一样大连市同乐中小企业商会，能找到更精准的东西。然后根据电流参考值和预测模型找出最优电压幅值电机与控制技术，求控制解时避免了三角函数运算，减轻了控制器计算负担。这使得计算起来轻松很多，就像是给沉重的骆驼卸下了一部分货物。

效果验证与思考

从实际硬件实验看，这个新型方法能有效降低最优矢量的相位和幅值误差，减小电机电流谐波和转矩脉动。而且，选优范围和幅值控制集的设计，降低了算法计算复杂度。这就好像把一团乱麻理顺了。不过大家想想，有没有可能在这个基础上，让这种方法适应更多复杂的电机工况？

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