[发明专利]基于模型预测转矩控制的电动执行机构控制系统构建方法

权利要求书

1.一种基于模型预测转矩控制的电动执行机构控制系统构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立基于预测内环、速度环、位置环的三环控制系统；

步骤2、采用MPTC策略，利用MPTC控制器替代PID矢量控制的电流内环环节，同时将定子磁链和电磁转矩作为控制目标。

2.根据权利要求1所述的基于模型预测转矩控制的电动执行机构控制系统构建方法，其特征在于，步骤1所述的建立基于预测内环、速度环、位置环的三环控制系统，具体如下：

步骤1.1、将预测内环作为控制系统最内环，利用MPTC控制器替代PID矢量控制的电流内环环节，实时跟踪给定电磁转矩，同时抑制系统直流母线电压的波动以及系统的转矩脉动；

步骤1.2、将速度环作为控制系统次外环，实现对给定转速的跟踪；

步骤1.3、将位置环作为控制系统最外环，实现对给定位置的跟踪，并对干扰系统运行的负载扰动进行抑制。

3.根据权利要求2所述的基于模型预测转矩控制的电动执行机构控制系统构建方法，其特征在于，步骤1.2所述的速度环采用PI控制器，参数包含速度环比例增益K_p1，速度环积分增益K_i1，其控制器传递函数为：

其中，s为拉氏变换的复变量。

4.根据权利要求2所述的基于模型预测转矩控制的电动执行机构控制系统构建方法，其特征在于，步骤1.3所述的将位置环作为控制系统最外环，实现对给定位置的跟踪，并对干扰系统运行的负载扰动进行抑制，具体如下：

控制器首先接收外部给定位置信号，然后将其与系统实时反馈的位置信号进行偏差计算后根据该环节控制算法输出给速度环给定信号；位置环采用PI控制器，参数包含位置环比例增益K_p2，位置环积分增益K_i2，其控制器传递函数为：

5.根据权利要求1所述的基于模型预测转矩控制的电动执行机构控制系统构建方法，其特征在于，步骤2所述的采用MPTC策略，实时跟踪给定电磁转矩，同时抑制系统直流母线电压的波动以及系统的转矩脉动，具体如下：

步骤2.1、从三相静止坐标系转换到两相静止坐标系，获得定子磁链观测值；

步骤2.2、用状态变量的差商代替微商来求得近似的差分方程，通过改进欧拉法近似，得到MPTC策略的预测模型，计算下一控制周期定子磁链和电磁转矩的预测值；

步骤2.3、目标函数计算：目标函数用于实现最低的转矩脉动和最快速的跟踪控制，预测时域步长为2，并且将定子磁链和电磁转矩作为控制目标；

步骤2.4、目标函数值比较：根据目标函数选择使目标函数值最小对应的逆变器开关状态组合，确定最优矢量作用于变换器，输出开关状态。