[发明专利]基于多核并行计算的永磁同步电机有限集模型预测控制方法

权利要求书

1.一种基于多核并行计算的永磁同步电机有限集模型预测控制方法，其特征在于：包括两个处理核心CPU1与CPU2，将单核顺序控制策略中的AD转换模块、电流电压折算和Clarke变换分配到CPU1中，将eQEP模块、转速位置计算，Park反变换和反电动势计算分配到CPU2中，同时，将单核顺序控制策略中电压矢量V₀～V₇的预测过程、价值函数、比较寻优过程均分分配给CPU1与CPU2，即形成CPU1与CPU2 FCS-MPC双核并行控制模块，且两个控制模块之间进行数据交换，CPU1将AD转换→电流电压折算→Clarke变换过程所得到u_dc、i_α、i_β传输至CPU2完成第一次数据交换，同时，CPU2将eQEP模块→转速位置计算→Park反变换→反电动势计算过程得到的e_α、e_β传输至CPU1中完成第二次数据交换，CPU2将其得到的局部最优电压矢量发送至CPU1中，CPU1将两核心分别得到的局部最优值电压矢量进行对比，从而得到最终输出的电压矢量。

2.根据权利要求1所述的一种基于多核并行计算的永磁同步电机有限集模型预测控制方法，其特征在于：所述CPU1与CPU2之间在完成第一次数据交换后，可编程控制律加速器CPU1.CLA1与CPU2.CLA1分别从各自对应的CPU1与CPU2中获取预测过程所需的变量值V₀～V₁，V₆～V₇并针对所负责的电压矢量，逐步实现预测过程、价值函数、比较寻优的相应计算，当CLA核心获得局部最优电压矢量时，在CPU1与CPU2进行第二次数据交换前，将最优值传输至各自对应CPU。

3.根据权利要求1所述的一种基于多核并行计算的永磁同步电机有限集模型预测控制方法，其特征在于：所述CPU1与CPU2之间的数据交换方法是：设置标志位以确保CPU1与CPU2按照一定时序进行数据交换，其中有：

F₁：第一阶段CPU1→CPU2数据传输完成的标志位；

F₂：第一阶段CPU2→CPU1数据传输完成的标志位；

F₃：第二阶段CPU2→CPU1数据传输完成的标志位；

P代表数据输出完成；

在第一阶段中，CPU1向CPU1→CPU2 MSG内存发送变量u_dc、i_α、i_β之后，将F₁标志位赋值为P；与此同时，CPU2不断地对F₁标志位进行检查，当检测到F₁＝P时，即判别CPU1已完成数据发送，并据此读取MSG内存的相应变量u_dc、i_α、i_β；当CPU2读取变量后，将变量e_α、e_β发送至CPU2→CPU1MSG内存中，并将F₂标志位赋值为P；另一方面，在CPU1完成数据发送后，将不断地对F₂标志位进行检查，当检测到F₂＝P时，即判别CPU2已完成数据发送，并据此读取MSG内存的相应变量e_α、e_β；

在第二阶段中，当CPU2获得局部最优电压矢量后，将矢量序号和相应的价值函数计算结果发送到CPU2→CPU1 MSG内存中，并将F₃标志位赋值为P；另一方面，在CPU1计算得到局部最优电压矢量后，不断地对F₃标志位进行检查，当检测到F₃＝P时，将读取最优值，并进行最终比较和输出。

所述标志位F₁～F₃采用动态标志位，即

式中，“～P”表示对变量P进行取反运算。

4.根据权利要求2所述的一种基于多核并行计算的永磁同步电机有限集模型预测控制方法，其特征在于：所述CPU与CLA之间的数据交换方法是采用预设标志位与中断标志位相结合的方法保证时序正确性，在第一阶段数据交换过程完成时，CPU1将预测过程所需的变量u_dc、i_α、i_β、e_α、e_β发送至CPU1→CLA1 MSG内存，并将其中预先设置的标志位F₄赋值为1，同时，CLA1不断地检查标志位F₄，当检测到F₄＝1时，则意味着数据传输已完成，CLA1将逐个读取变量，在此之后，CPU1与CLA1执行各自所分配电压矢量的预测、评估、寻优过程，并得到局部最优值；在控制算法进入数据交换的第二阶段之前，CLA1将发送局部最优值至CLA1→CPU1 MSG内存，而CPU1将不断地检查标志位H，以判断CLA1是否完成数据传输，当标志位H为0时，CPU1将读取MSG内存中的局部最优值，并将标志位F₄复位为0，并进行局部最优值的比较过程，标志位H为中断标志位Cla1 Regs.MIRUN.bit.INT1，当CLA1程序执行完成后，该标志位将由1转变为0，因此可以将其作为CLA1数据发送完成的标志。