[发明专利]一种电机转矩优化有限集预测控制并行计算方法

权利要求书

1.一种电机转矩优化有限集预测控制并行计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据电机转矩优化控制的目标，给出优化问题的描述形式，获取目标函数；

S2：根据电机驱动系统的连续时间模型进行欧拉离散化，构建系统的预测模型；

S3：基于采用触发式并行计算方法对预测模型与目标函数进行并行计算求解优化，实现电机转矩的优化预测控制，

所述的步骤S1中电机转矩优化控制的目标为控制电机定子d-q轴电流快速跟踪上期望电流值，实现转矩快速跟踪满足动力性要求，同时降低电机内部铜损耗E_m，

所述的目标函数为：

s.t.x_(k+i|k)＝f(x_(k+i-1|k),u_(k+i-1))，

u_(k+i-1)∈{u₀,u₁,L,u₇},i＝1,2,L p

其中，定义x(k+i|k)＝[I_d(k+i|k),I_q(k+i|k)]^T为状态预测控制序列，为参考输入序列，Ts为离散步长，R_m为电子绕组的电阻，m₁为电机转子质量，x_(k)为状态量，u_(k)为控制量，I_d(k+i|k)为第k时刻内第i步的d轴电流，为第k+i时刻内的d轴电流期望值，I_q(k+i|k)为第k时刻内第i步的q轴电流，为第k+i时刻内的q轴电流期望值，I_(k+p)为第k+p时刻内的电流，I_(k+p)为第k+p时刻内的电流期望值，p为预测步长，Q为正定加权矩阵，P为正定终端惩罚矩阵，R为正定控制量惩罚矩阵，

所述的目标函数计算时分为两层节点，第一层节点包括两个节点K₁和两个节点K₂，第二层节点包括节点J_i+1(1)、J_i+1(2)、J_i+1(3)、J_i+1(4)，各节点的计算公式为：

其中，I_d(k+i+1|k)为第k时刻内第i+1步的d轴电流，为第k时刻内第i+1步的d轴电流期望值，I_q(k+i+1|k)为第k时刻内第i+1步的q轴电流期望值，为第k时刻内第i+1步的q轴电流期望，

所述的步骤S2中根据系统动态模型进行未来动态预测，根据电机驱动系统的连续时间模型进行欧拉离散化，Ts为离散步长，得到如下离散模型：

其中，x_(k+i|k)为第k时刻第i步的状态量，x_(k+i-1|k)为第k时刻第i-1步的状态量，u_(k+i-1|k)第k时刻第i-1步的控制量，为系统矩阵参数，

所述的系统矩阵参数分别为：

其中，L_d,L_q分别为d轴和q轴的等效电感，p_m是电机的磁极对数，φ_m为永磁体再定子相位中产生的磁通量，d为电机转速，且积分后得到θ_e，V_dc为直流电源电压，R_m为电子绕组的电阻，T_s为离散步长，

所述的步骤S3中目标函数、预测模型的计算公式为：

J₀＝0

其中，J为目标函数，x_(k+i|k)为第k时刻第i步的状态量，r_k+i|k为第k时刻第i步的参考量，Q为正定加权矩阵，P为正定终端惩罚矩阵，R为正定控制量惩罚矩阵。