[发明专利]一种开关磁阻轮毂电机自抗扰模型预测控制器构造方法

说明书

本发明公开了一种开关磁阻轮毂电机自抗扰模型预测控制器构造方法，包括检测模块采集k时刻的电流i_k和角度信号θ_k，由速度计算模块通过角度计算出k时刻转速ω_k，将采集的k时刻的电流i_k和角度信号θ_k输入MPC控制器，通过该MPC控制器预测出k+1时刻的磁链值ψ_k+1，进而计算出k+1时刻的电流值i_k+1，成本函数模块输出开关量占空比u_k，进而功率变换器通过开关量占空比u_k控制开关管的通断时间，保证开关磁阻电机的运行；最后将采集的速度信号ω_k输入自抗扰控制器中，并给定参考转速，通过该自抗扰控制器得出预测模块给定的参考电流i_ref。本发明采用了模型预测控制，可以实现模型的滚动优化与校正，提高模型的准确性和增加控制的稳定性，进而减小转矩脉动。

技术领域

本发明涉及了一种开关磁阻轮毂电机自抗扰模型预测控制器构造方法，属于电机控制 技术领域。

背景技术

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，SRM)具有结构简单，可靠性高，调速范围宽， 高启动转矩和无需永磁材料等突出特点，是新能源汽车用轮毂电机的热门课题。SRM的磁 场是由脉动电流产生的，因此由转矩脉动产生的振动和噪声成为SRM较为突出的缺点， 这严重限制了开关磁阻电机在轮毂电机领域的推广应用。因此对减少振动和降低噪声的探 讨，成为了国内外学者广泛关注的焦点。先进的控制方法可以一定程度上减小转矩脉动。

对于传统的PID控制，当被控对象处于经常变化的环境中时，需要根据环境的变化来 调整PID增益，因此PID控制在实际应用中不够灵活。相比之下模型预测控制(ModelPredictive Control，MPC)可以滚动优化其模型，且其逻辑简单、易处理非线性、多变量系统，在功率变换器控制算法中逐渐受到关注。根据控制器的状态组合与受控对象的物理特性，MPC可依据预测结果直接产生功率变换器驱动信号，易于降低开关管动作频率，动态 响应快。轮毂电机的工作环境较为恶劣，易对电机运行产生较大的干扰，因此对控制的鲁 棒性及稳定性具有较高的要求。自抗扰控制器可以不依赖于被控对象的精确数学模型，具 有很高的鲁棒性，且其结构简单、设计方便、抗干扰能力较强，可以提高控制系统的性能。

发明内容

本发明的目的构造一种自抗扰模型预测控制器。由自抗扰控制器将转速误差值确定为 电流参考值，由模型预测控制器实现精确的电流跟踪控制，提高开关磁阻轮毂电机控制的 鲁棒性及稳定性，减小电机运行的转矩脉动。

本发明的技术方案是：

一种开关磁阻轮毂电机自抗扰模型预测控制器构造方法，包括以下步骤：

检测模块采集k时刻的电流i_k和角度信号θ_k，由速度计算模块通过角度计算出k时刻 转速ω_k，将采集的k时刻的电流i_k和角度信号θ_k输入MPC控制器，通过该MPC控制器 预测出k+1时刻的磁链值ψ_k+1，进而计算出k+1时刻的电流值i_k+1，在MPC控制器中将给 定参考电流i_ref通过成本函数模块实现电流跟踪控制，成本函数模块输出开关量占空比u_k， 进而功率变换器通过开关量占空比u_k控制开关管的通断时间，保证开关磁阻电机的运行； 最后将采集的速度信号ω_k输入自抗扰控制器中，并给定参考转速，通过该自抗扰控制器得 出预测模块给定的参考电流i_ref。

进一步，MPC控制器的构建过程为：

2.1)建立开关磁阻电压平衡方程；