[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

说明书

本发明涉及一种电机转矩优化有限集预测控制并行计算方法，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。与现有技术相比，本发明通过流水线和并行计算方法进行算法的提速，实现电机扭矩优化的实时控制。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其是涉及一种电机转矩优化有限集预测控制并行计算方法。

背景技术

电机驱动系统是电动汽车的三大核心技术之一，作为底层执行单元直接影响着整车的横摆稳定和能量管理策略的执行，而作为电机核心部件的逆变器的有效控制是电机驱动控制的关键。考虑到逆变器的离散开关状态，定子最大电流等实际系统约束，电机转矩跟踪、节能等多个控制需求，电机转矩优化控制是一个不连续的多目标约束优化问题。有限控制集预测控制可以显示考虑系统约束，直接优化逆变器离散开关变量，实现电机扭矩控制的多目标优化，而逆变器开关器件一般选用高频 (几十到上百kHZ)的IGBT或者MOSFET，开关频率具有高实时性要求，但是有限集预测控制在线遍历求解计算负担大，因此，如何提高有限集预测控制的计算性能是制约其在电机控制应用中的主要瓶颈。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电机转矩优化有限集预测控制并行计算方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电机转矩优化有限集预测控制并行计算方法，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。

优选地，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。

优选地，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,…,u₇},i＝1,2,…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，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。