[发明专利]内嵌式永磁同步电机智能MPC控制方法及装置

说明书

本公开提出一种内嵌式永磁同步电机智能MPC控制方法及装置，属于电机控制领域。其中方法包括：获取内嵌式永磁同步电机的状态参数和时变参数，所述状态参数包括所述内嵌式永磁同步电机的当前状态和当前状态的参考值，所述时变参数包括所述内嵌式永磁同步电机的逆变器输出的最大定子电压和所述内嵌式永磁同步电机的转速；根据预设的深度神经网络，获取所述状态参数和时变参数对应的所述内嵌式永磁同步电机的当前最优控制量，所述控制量包括直轴电压和交轴电压。本公开具有良好的控制性能，不需要在线求解优化问题，控制频率高，克服了现有技术控制频率受限、难以应对参数误差的缺陷，适合工程应用。

技术领域

本公开属于电机控制领域，具体涉及一种内嵌式永磁同步电机智能MPC方法及装置。

背景技术

永磁同步电机通过永磁体提供励磁而无需励磁电流，具有较高的运行效率和功率密度，同时具有可靠性高、结构紧凑、便于维护的优点，是中国新能源汽车的主流电机，具有广阔的应用场景。其中内嵌式的永磁同步电机将永磁体安装在转子的内部，磁路结构不对称，交轴电感和直轴电感不相等。在这种情况下存在磁阻转矩，若能较好地同时控制交轴电流和直轴电流，内嵌式永磁同步电机将具有更好的转矩输出能力。

良好的动态、稳态转矩控制性能是搭载永磁同步电机的整个机械系统良好运作的关键，而内嵌式永磁同步电机实现转矩快速响应的关键在于电流环的控制。关于内嵌式永磁同步电机电流环的控制，相关学者已经有很多研究。常见的控制方法有PID控制方法、滑模控制方法、模糊控制方法、模型预测控制方法。其中基于连续控制集模型的模型预测控制方法是一种基于模型的时域最优控制方法，能够很好地处理控制量的约束，并具有较快的响应速度、较小的超调。

在d-q坐标系中，永磁同步电机的控制量u_d和u_q满足约束其中u_max为逆变器所能输出的最大定子电压。在MPC(模型预测控制)方法中，常常将此非线性约束线性化，即u_d和u_q在上述约束圆的内接正多边形内，从而将二次约束二次规划问题转变为二次规划问题。线性化约束虽然能够更快地求解，但将控制量的可行域变小，另一种方法是不线性化约束，直接求解二次约束二次规划问题。

无论是求解二次规划还是二次约束二次规划，都需要较大的计算量，而嵌入式芯片的计算能力的不足，如何在计算能力有限的嵌入式芯片中实现具有良好控制效果的MPC方法是一个难题。现有加速求解方法如使用专门为嵌入式系统设计的高效二次规划求解器，使用显式模型预测控制方法，使用有限状态机方法求解能够实现较高的求解速度，但对于一个时变的系统，当预测时域和控制时域较长时，上述方法的控制频率仍然受限。

发明内容

本公开的目的是为解决现有技术存在的不足，提出一种内嵌式永磁同步电机智能MPC控制方法。本公开具有良好的控制性能，且不需要在线求解优化问题，控制频率高，克服了现有技术控制频率受限、难以应对参数误差的缺陷。

本公开第一方面实施例提出一种内嵌式永磁同步电机智能MPC控制方法，包括：

获取内嵌式永磁同步电机的状态参数和时变参数，所述状态参数包括所述内嵌式永磁同步电机的当前状态和当前状态的参考值，所述时变参数包括所述内嵌式永磁同步电机的逆变器输出的最大定子电压和所述内嵌式永磁同步电机的转速；所述当前状态包括当前直轴电流和当前交轴电流，所述当前状态的参考值包括当前直轴电流的参考值和当前交轴电流的参考值；

根据预设的深度神经网络，获取所述状态参数和时变参数对应的所述内嵌式永磁同步电机的当前最优控制量，所述控制量包括直轴电压和交轴电压。

在本公开的一个实施例中，在所述获取内嵌式永磁同步电机的状态参数和时变参数之后，还包括：对所述当前状态的参考值采用积分器，以消除状态的静态误差；所述积分器为两个，分别用于消除直轴电流的静态误差和交轴电流的静态误差。