[发明专利]一种异步电机重复预测控制方法

权利要求书

1.一种异步电机重复预测控制方法，其特征在于，基于矢量控制系统的速度环设计重复控制系统，在重复控制系统的基础上设计预测控制系统，反馈速度与给定速度的差值经过重复控制系统和预测控制系统之后，得到两相旋转坐标系下的给定电流i_q^*，具体按照如下步骤操作：

步骤1：列写感应电机在两相旋转坐标系下的数学模型；

步骤2：基于步骤1得到的旋转坐标系下的数学模型，解耦得到转差表达式以及定子电流和转子磁链的关联表达式，实现电机的解耦控制，具体操作步骤如下：

将异步电机的磁链方程式和电压方程式联立，消去定子磁链分量和转子电流，代入对应的运动学方程式，整理得到转差表达式以及定子电流和转子磁链的关联表达式为：

式中，ω_s为转差，L_m为互感抗，i_dq、i_dd为定子电流，T_r为转子时间常数，Ψ_z为转子磁链，p表示微分算子，

联立式(3)，(4)两式解出i_dq、i_dd，经过化简可得:

其中，L_z为转子电感，T_e为电磁转矩，R_z为转子电阻，n_p表示极对数；

步骤3：根据内模原理得到感应电机重复控制系统的内模结构传递函数，重复控制系统的内模结构传递函数如下：

其中，T为时间常数、s为频域分量；

步骤4：根据预测控制的离散数学模型，以k时刻为起始点，得到第k+1时刻的状态变量预测值，由此实现重复预测控制，具体操作步骤如下：

预测控制的离散数学模型为；

其中x(k)为状态变量、y(k)为输出变量、A为系统矩阵、B为输入矩阵、C为输出矩阵、k为当前采样时刻，

系统的控制向量为：

以k时刻为起始点，得到第k+1时刻的状态变量预测值为：

其中，α为的首元素，β为(H^TH+R)^-1H^TG的首行元素，R为输入对目标函数影响的权重矩阵，R_r为维数与预测域相等的单位向量，

其中：P为预测域范围，l为控制域范围。

2.如权利要求1所述的一种异步电机重复预测控制方法，其特征在于，所述步骤1的列写感应电机在两相旋转坐标系下的数学模型，

磁链方程式：

电压方程式：

式中，u_dα、u_dβ、u_zα、u_zβ为定、转子两相电压；i_dα、i_dβ、i_zα、i_zβ为定、转子两相电流；ψ_dα、ψ_dβ、ψ_zα、ψ_zβ为定、转子两相磁链；p表示微分算子；R_s、R_z为定、转子电阻，L_s、L_z为定、转子电感，ω_r为转子角速度。