[发明专利]一种切换型预测控制方法

权利要求书

1.一种切换型预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(S1)列出离散化状态方程；(S2)测量系统的状态变量，控制输入变量，被控输出变量和干扰变量；(S3)设计数字比例积分(Proportional-Integral,PI)控制器，对输出电压和参考电压之间的误差进行校正并输出电流内环的参考信号；(S4)定义一种新型切换函数，判断系统状态；(S5)根据(S4)的判断结果，当系统处于稳态时，电流内环控制使用无差拍控制；当系统处于暂态时，电流内环控制切换至有限控制集模型预测控制。

2.根据权利要求1所述的一种切换型预测控制方法，其特征在于：在(S1)中，设系统的采样周期为T,得系统离散化状态方程：x(k+1)是指k+1采样时刻的状态变量值；x(k)是指k采样时刻的状态变量值；u(k)是指k采样时刻的控制输入变量值；d(k)是指k采样时刻的干扰变量值；y_c(k)是指k采样时刻的被控输出变量值；A、B_u、B_d和C₁分别是各自变量的系数；T是系统的采样周期。

3.根据权利要求1所述的一种切换型预测控制方法，其特征在于：在(S2)中，测量系统的状态变量x(k)，控制输入变量u(k)，被控输出变量y_c(k)和干扰变量d(k)。

4.根据权利要求1所述的一种切换型预测控制方法，其特征在于：在(S3)中，定义连续比例积分(Proportional-Integral,PI)控制器：s表示时域函数通过拉普拉斯变换在s域的一种复数自变量；G(s)表示根据性能指标要求和系统闭环传递函数波特图设计PI控制器的传递函数；K_p表示PI控制器的比例系数；K_i表示PI控制器的积分系数,根据系统闭环传递函数的波特图求出连续PI控制器的参数；得到连续PI控制器后，利用双线性变换法得到数字PI控制器：z表示将s域下的拉普拉斯函数进行z变换后的另一种复数自变量表示方法；G(z)表示数字PI控制器z域的脉冲传递函数；T是指系统的采样周期；最后将输出电压和参考电压之间的误差输入至数字PI控制器进行校正，输出电流内环的参考信号。

5.根据权利要求1所述的一种切换型预测控制方法，其特征在于：在(S4)中，所述新型的切换函数为：J_sw(k)＝|(x_r(k)-x(k))²-(x_r(k-1)-x(k-1))²|，J_sw(k)表示k采样时刻切换函数值；x(k)表示k采样时刻的状态变量值；x_r(k)表示k采样时刻x(k)对应的参考变量值；x(k-1)表示k-1采样时刻的状态变量值；x_r(k-1)表示k-1采样时刻x(k-1)对应的参考变量值，在每个采样时刻将J_sw(k)与e_max进行比较，e_max表示定义的一个阈值，用于判断切换条件。

6.根据权利要求5所述的一种切换型预测控制方法，其特征在于：设定一个阈值e_max，当J_sw(k)>e_max，判断系统处于暂态；当J_sw(k)<e_max，判断系统处于稳态。

7.根据权利要求1所述的一种切换型预测控制方法，其特征在于：在(S5)中，当J_sw(k)<e_max，系统处于稳态，电流内环控制采用无差拍控制保证系统的稳态精度；当J_sw(k)>e_max，系统处于暂态，电流内环控制切换至有限控制集模型预测控制使系统快速过渡至稳态。